專利名稱：一種新型鋰離子電池隔膜的涂層結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種新型鋰離子電池隔膜的涂層結(jié) 構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，鋰離子電池具有比能量高、循環(huán)使用次數(shù)多、存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，不僅在便 攜式電子設(shè)備上如移動(dòng)電話、數(shù)碼攝像機(jī)和手提電腦得到廣泛應(yīng)用，而且也廣泛應(yīng)用于電 動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車以及電動(dòng)工具等大中型電動(dòng)設(shè)備方面。隨著鋰離子電池在各種電器中不斷應(yīng)用和推廣，其便攜性、安全性問(wèn)題越來(lái)越得 到大家的重視。尤其是近年來(lái)，智能手機(jī)由于功能全面，對(duì)鋰離子電池的容量和能量密度要 求越來(lái)越高，同時(shí)，高容量動(dòng)力型鋰離子二次電池也成為了未來(lái)環(huán)保汽車的首選，各個(gè)國(guó)家 相應(yīng)制定了未來(lái)發(fā)展綠色能力的方針國(guó)策，對(duì)鋰離子電池的安全要求越來(lái)越高。一直以來(lái)鋰離子電池的安全問(wèn)題不斷，小到藍(lán)牙電池，大到筆記本電腦電池，這些 都給未來(lái)更大規(guī)模的鋰離子電池推廣應(yīng)用蒙上了一層陰影，而電池內(nèi)發(fā)生短路則是在所有 安全事故中最通用的原因。所以，近年來(lái)國(guó)際上為防止電池內(nèi)發(fā)生短路安全隱患，在電池隔 膜涂層、極片涂層、高安全電液等多個(gè)方面都做了大量的工作，為鋰離子電池的安全性設(shè)計(jì) 和生產(chǎn)起到了重要的推動(dòng)作用。但是，對(duì)于目前的鋰離子電池隔膜，更多地只是適用于一定范圍或是特定的工藝 路線，同時(shí)，電池隔膜的涂層結(jié)構(gòu)單一，無(wú)法保證電池使用的安全性和電池極組結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定 性，最終生產(chǎn)出來(lái)的鋰離子電池仍然存在容易發(fā)生短路的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種新型鋰離子電池隔膜的涂層結(jié)構(gòu)，其具有的 涂層結(jié)構(gòu)為多層復(fù)合設(shè)計(jì)，針對(duì)電池的安全特性、電池極組結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、電池倍率特性進(jìn) 行改進(jìn)，使得鋰離子電池不容易發(fā)生短路的安全隱患，可以提高鋰離子電池的整體安全性， 保證電池在各種性能測(cè)試中具有優(yōu)良的安全性能，有利于提高鋰離子電池的市場(chǎng)應(yīng)用前 景，具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。為此，本發(fā)明提供了一種新型鋰離子電池隔膜的涂層結(jié)構(gòu)，包括有電池隔膜1，所 述電池隔膜1上涂覆有至少一層涂層2。其中，所述電池隔膜1為多孔隔膜。其中，所述電池隔膜1為利用干法或濕法所制備的多孔隔膜。其中，每層所述涂層2為有機(jī)涂層、無(wú)機(jī)涂層、和有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層這三種涂層中 任意的一種涂層。其中，所述電池隔膜1上涂覆有多層涂層2，所述多層涂層2由有機(jī)涂層、無(wú)機(jī)涂 層、和有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層這三種涂層中的一種或多種進(jìn)行組合形成。其中，所述電池隔膜1上表面和下表面上分別涂覆有一層涂層2。
其中，所述電池隔膜1上表面涂覆有兩層涂層2。由以上本發(fā)明提供的技術(shù)方案可見(jiàn)，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供了一種新型 鋰離子電池隔膜的涂層結(jié)構(gòu)，其具有的涂層結(jié)構(gòu)為多層復(fù)合設(shè)計(jì)，針對(duì)電池的安全特性、電 池極組結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、電池倍率特性進(jìn)行改進(jìn)，使得鋰離子電池不容易發(fā)生短路的安全隱 患，可以提高鋰離子電池的整體安全性，保證電池在各種性能測(cè)試中具有優(yōu)良的安全性能， 有利于提高鋰離子電池的市場(chǎng)應(yīng)用前景，具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。


圖1為鋰離子電池隔膜上涂有一層涂層時(shí)，所具有的一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖2為鋰離子電池隔膜上涂有兩層涂層時(shí)，所具有的第一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖3為鋰離子電池隔膜上涂有兩層涂層時(shí)，所具有的第二種實(shí)施結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖4為鋰離子電池隔膜上涂有三層涂層時(shí)，所具有的第一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖5為鋰離子電池隔膜上涂有三層涂層時(shí)，所具有的第二種實(shí)施結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖6為鋰離子電池隔膜上涂有四層涂層時(shí)，所具有的第一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖7為鋰離子電池隔膜上涂有四層涂層時(shí)，所具有的第二種實(shí)施結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖8為鋰離子電池隔膜上涂有四層涂層時(shí)，所具有的第三種實(shí)施結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖9為鋰離子電池隔膜上涂有五層涂層時(shí)，所具有的一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的示意圖10為鋰離子電池隔膜上涂有五層涂層時(shí)，所具有的第一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖11為鋰離子電池隔膜上涂有五層涂層時(shí)，所具有的第二種實(shí)施結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖中1為電池隔膜，2為涂層，在本發(fā)明中，該涂層2可以是有機(jī)涂層、無(wú)機(jī)涂層、和有 機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層這三種涂層中任意的一種涂層。
具體實(shí)施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本 發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖1至圖11，本發(fā)明提供了一種新型鋰離子電池隔膜的涂層結(jié)構(gòu)，包括有電 池隔膜1，所述電池隔膜1上涂覆有至少一層涂層2 ；
在本發(fā)明中，所述電池隔膜1為多孔隔膜，具體為利用干法或濕法等方法所制備的多 孔隔膜。對(duì)于本發(fā)明，以該多孔隔膜作為基體材質(zhì)，通過(guò)分別利用有機(jī)涂層液、無(wú)機(jī)涂層液 和有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層液，對(duì)隔膜基體進(jìn)行單層、雙層或者多層涂層液的涂覆，在烘干后，可 以制備獲得單層、雙層或者多層復(fù)合涂層的電池隔膜。在本發(fā)明中，所述電池隔膜1為利用化學(xué)氧化方法進(jìn)行預(yù)處理過(guò)的隔膜，通過(guò)采 用化學(xué)氧化方法，可以增強(qiáng)電池隔膜1表面親油活性，提高隔膜基體表面的粗糙度，保證在 涂層時(shí)表面有較合適的表面張力。在本發(fā)明中，每層所述涂層2可以為有機(jī)涂層、無(wú)機(jī)涂層、和有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層這 三種涂層中任意的一種涂層，當(dāng)電池隔膜ι上涂覆有多層涂層2時(shí)，所述多層涂層2可以根 據(jù)用戶的需要由有機(jī)涂層、無(wú)機(jī)涂層、和有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層這三種涂層中的一種或多種進(jìn) 行組合形成，例如在電池隔膜上具有兩層涂層2時(shí)，可以兩層均為有機(jī)涂層、無(wú)機(jī)涂層或者有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層；還可以為，一層為有機(jī)涂層，另外一層為無(wú)機(jī)涂層，或者一層為有機(jī)無(wú) 機(jī)混合涂層，另外一層為無(wú)機(jī)涂層。所述涂層2不管是具有幾層，只要是上述有機(jī)涂層、無(wú) 機(jī)涂層、和有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層這三種涂層中的一種即可。需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明中，有機(jī)涂層液涂覆在電池隔膜1上，經(jīng)過(guò)烘干后即可獲 得帶有有機(jī)涂層的電池隔膜1，無(wú)機(jī)涂層液涂覆在電池隔膜1上，經(jīng)過(guò)烘干后即可獲得帶有 無(wú)機(jī)涂層的電池隔膜1，而將有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層液涂覆在電池隔膜1上，經(jīng)過(guò)烘干后即可獲 得帶有有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層的電池隔膜1。具體實(shí)現(xiàn)上，參見(jiàn)圖1，所述電池隔膜1上表面涂覆有一層涂層2。具體實(shí)現(xiàn)上，參見(jiàn)圖2、所述電池隔膜1上表面涂覆有兩層涂層2 ；參見(jiàn)圖3，所述 電池隔膜1上表面和下表面上分別涂覆有一層涂層2。具體實(shí)現(xiàn)上，參見(jiàn)圖4，所述電池隔膜1上表面涂覆有一層涂層2，所述電池隔膜1 下表面涂覆有兩層涂層2 ；參見(jiàn)圖5，所述電池隔膜1下表面涂覆有三層涂層2。具體實(shí)現(xiàn)上，參見(jiàn)圖6，所述電池隔膜1上表面涂覆有一層涂層2，所述電池隔膜1 下表面涂覆有三層涂層2 ；參見(jiàn)圖7，所述電池隔膜1上表面涂覆有兩層涂層2，所述電池隔 膜1下表面涂覆有兩層涂層2 ；參見(jiàn)圖8，所述電池隔膜1下表面涂覆有四層涂層2。具體實(shí)現(xiàn)上，參見(jiàn)圖9，所述電池隔膜1上表面涂覆有兩層涂層2，所述電池隔膜1 下表面涂覆有三層涂層2。具體實(shí)現(xiàn)上，參見(jiàn)圖10，所述電池隔膜1上表面涂覆有三層涂層2，所述電池隔膜 1下表面涂覆有三層涂層2。參見(jiàn)圖11，所述電池隔膜1上表面涂覆有兩層涂層2，述電池 隔膜1下表面涂覆有四層涂層2。需要說(shuō)明的是，對(duì)于上述圖2至圖10，多個(gè)涂層2的材質(zhì)可以根據(jù)用戶的需要進(jìn) 行任意組合，可以為有機(jī)涂層、無(wú)機(jī)涂層、和有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層這三種涂層中任意的一種涂層。下面對(duì)本發(fā)明提供的鋰離子電池隔膜的涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制作進(jìn)行說(shuō)明
1、為了制備單層涂層的電池隔膜，首先利用化學(xué)氧化方法對(duì)隔膜進(jìn)行預(yù)處理，然后使 用噴涂或刮涂方式，將有機(jī)涂層液或者有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層液直接涂覆在電池隔膜的一面， 然后烘干，從而完成單層涂層電池隔膜的制作。2、為了制備雙層涂層的電池隔膜，先利用化學(xué)氧化方法對(duì)隔膜進(jìn)行預(yù)處理，然后 使用噴涂或刮涂方式，先將有機(jī)涂層液涂覆在電池隔膜的一面，然后烘干，接著再使用噴涂 或刮涂的方式將有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層液涂在隔膜的另一面，然后烘干，即完成最后雙層涂層 電池隔膜的制作。此外，還可以使用噴涂、刮涂或拉漿的方式，將有機(jī)涂層液分別涂在預(yù)處理過(guò)的隔 膜的兩面(即上表面和下表面)，然后烘干，即完成最后雙層涂層電池隔膜的制作。另外，還可以使用噴涂或是刮或拉漿涂的方式，將有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層液分別涂在 預(yù)處理過(guò)的隔膜的上表面和下表面，然后烘干，同樣可以完成雙層涂層電池隔膜的制作。3、為了制備三層涂層的電池隔膜，首先利用化學(xué)氧化方法對(duì)隔膜進(jìn)行預(yù)處理，然 后使用噴涂、刮涂或拉漿的方式，將有機(jī)涂層液涂在隔膜的上表面和下表面，然后烘干，接 著后再使用噴涂或刮涂的方式將有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層液涂在隔膜任何一面，再進(jìn)行烘干，即 完成三層涂層電池隔膜制作。
此外，還可以使用噴涂、刮涂或拉漿的方式，將有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層液涂在預(yù)處理過(guò) 的隔膜的兩面，然后烘干，接著再使用噴涂或刮涂的方式將有機(jī)涂層液涂在具有有機(jī)無(wú)機(jī) 混合涂層液的隔膜任何一面，再進(jìn)行烘干，即完成三層涂層電池隔膜的制作。另外，還可以使用噴涂、刮涂的方式，將有機(jī)涂層液涂在隔膜的上表面，烘干，然后 再把有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層液涂在隔膜的下表面，烘干，接著再把無(wú)有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層液涂在 具有有機(jī)涂層液的隔膜表面，再進(jìn)行烘干，即完成最后三層涂層電池隔膜的制作。再者，還可以使用噴涂、刮涂的方式，將有機(jī)膠液涂在隔膜的上表面，進(jìn)行烘干，然 后再把有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層液涂在隔膜的下表面，烘干。再把有機(jī)涂層液涂在具有有機(jī)無(wú)機(jī) 混合涂層液的隔膜表面，烘干，即完成三層涂層電池隔膜的制作。4、為了制備四層涂層的電池隔膜，首先利用化學(xué)氧化方法對(duì)隔膜進(jìn)行預(yù)處理，然 后使用噴涂、接漿或刮涂方式，將有機(jī)涂層液涂在隔膜的兩面，烘干，然后再用噴涂、接漿或 是刮涂的方式將有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層液繼續(xù)涂在具有有機(jī)涂層的隔膜兩面，接著烘干，即完 成四層涂層的電池隔膜制作。此外，還可以使用噴涂、接漿或刮涂方式，將有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層液涂在隔膜的兩 面，烘干，然后再用噴涂、接漿或是刮涂的方式將有機(jī)涂層繼續(xù)涂在具有有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層 液的隔膜兩面，烘干，即完成四層涂層的電池隔膜制作。另外，還可以使用噴涂或刮涂方式，將有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層液涂在隔膜的一面，烘 干，然后再用噴涂或刮涂的方式將有機(jī)涂層涂在隔膜的另一面，烘干，在具有有機(jī)涂層的隔 膜表面，利用噴涂或是刮涂的方式再涂上一層有機(jī)無(wú)機(jī)混合液涂層，烘干，最后在具有有機(jī) 無(wú)機(jī)混合涂層液的隔膜表面，用噴涂或是刮涂的方式，繼續(xù)涂上一層有機(jī)涂層，烘干，即完 成四層涂層的電池隔膜制作。再者，還可以使用噴涂、接漿或刮涂方式，將有機(jī)涂層液涂在隔膜的兩面，烘干，然 后再用噴涂或刮涂的方式將有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層液涂在涂有有機(jī)涂層液的隔膜任何一面，烘 干，再將具有有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層液的隔膜表面，使用噴涂或是刮涂的方式繼續(xù)涂上有機(jī)涂 層液，烘干，即完成四層涂層的電池隔膜制作。5、為了制備五層涂層的電池隔膜，首先利用化學(xué)氧化方法對(duì)隔膜進(jìn)行預(yù)處理，然 后使用噴涂、接漿或刮涂方式，將有機(jī)涂層液涂在隔膜的兩面，烘干，然后再用噴涂、接漿或 是刮涂的方式將有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層液涂在具有有機(jī)涂層液的隔膜兩面，烘干，再在具有有 機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層液的隔膜任何一面，再繼續(xù)涂上有機(jī)涂層液，烘干，即完成五層涂層的電池 隔膜制作。此外，還可以使用噴涂或刮涂的方式，將有機(jī)涂層液涂在隔膜的任何一面，烘干， 然后再用噴涂、接漿或是刮涂的方式將有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層液分別涂在隔膜的兩面，烘干，最 后再用噴涂、接漿或是刮涂的方式將有機(jī)涂層分別繼續(xù)涂在隔膜的兩面，烘干，即完成五層 涂層的電池隔膜制作。6、為了制備六層涂層的電池隔膜，首先利用化學(xué)氧化方法對(duì)隔膜進(jìn)行預(yù)處理，然 后使用噴涂、接漿或刮涂方式，將有機(jī)涂層液涂在隔膜的兩面，烘干，然后再用噴涂、接漿或 是刮涂的方式將有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層液涂在具有有機(jī)涂層的隔膜兩面，烘干，最后再在具有 有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層液的隔膜兩面，再分別涂上一層有機(jī)涂層液，烘干，即完成六層涂層的電 池隔膜制作。
運(yùn)用本發(fā)明的電池隔膜涂層結(jié)構(gòu)，最后獲得的裝配電池效果分析如下
對(duì)于直接涂敷有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層液涂層的電池，在循環(huán)容量和厚度膨脹方面，均比外 層涂有有機(jī)涂層的略差，主要是因?yàn)橥鈱佑袡C(jī)涂層有助于與電極發(fā)生一定粘結(jié)，起來(lái)穩(wěn)固 作用的原因，但是同時(shí)，有機(jī)和無(wú)機(jī)涂層越厚，表現(xiàn)出循環(huán)性能相對(duì)相差；同時(shí)，涂有有機(jī)涂 層的電池，針刺平均溫度要低于裸隔膜電池，涂有有機(jī)和無(wú)機(jī)混合涂層液的隔膜的電池，其 平針刺平均溫度要低于有機(jī)或沒(méi)有涂層隔膜制作的電池，多層無(wú)機(jī)和有機(jī)隔膜的更有利于 安全特性的提高；對(duì)于倍率性能，裸隔膜的倍率放電性能最好，其次是有機(jī)涂層的隔膜，最 差的是無(wú)機(jī)和有機(jī)混合涂層的隔膜，同時(shí)，隨著涂層的增多，倍率性能也相應(yīng)變差，另外，內(nèi) 層涂有有機(jī)涂層再涂無(wú)機(jī)和有機(jī)涂層的隔膜的倍率性能，比直接涂無(wú)機(jī)涂層的隔膜倍率性 能更好些。對(duì)于不同配方的涂層液，對(duì)電池安全性能、循環(huán)性能及倍率性能的影響相同，配方 范圍內(nèi)的涂層，涂層結(jié)構(gòu)對(duì)電池性能的影響更大；同時(shí)涂層液的濃度越大，其倍率放電和循 環(huán)性能相對(duì)較差，推測(cè)主要是由于涂敷不均勻造成的。綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的一種新型鋰離子電池隔膜的涂層結(jié) 構(gòu)，其具有的涂層結(jié)構(gòu)為多層復(fù)合設(shè)計(jì)，針對(duì)電池的安全特性、電池極組結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、電 池倍率特性進(jìn)行改進(jìn)，使得鋰離子電池不容易發(fā)生短路的安全隱患，可以提高鋰離子電池 的整體安全性，保證電池在各種性能測(cè)試中具有優(yōu)良的安全性能，有利于提高鋰離子電池 的市場(chǎng)應(yīng)用前景，具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種新型鋰離子電池隔膜的涂層結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括有電池隔膜(1)，所述電池 隔膜(1)上涂覆有至少一層涂層(2 )。
2.如權(quán)利要求1所述的涂層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電池隔膜(1)為多孔隔膜。
3.如權(quán)利要求2所述的涂層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電池隔膜(1)為利用干法或濕法所 制備的多孔隔膜。
4.如權(quán)利要求1所述的涂層結(jié)構(gòu)，其特征在于，每層所述涂層(2)為有機(jī)涂層、無(wú)機(jī)涂 層、和有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層這三種涂層中任意的一種涂層。
5.如權(quán)利要求4所述的涂層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電池隔膜(1)上涂覆有多層涂層 (2)，所述多層涂層(2)由有機(jī)涂層、無(wú)機(jī)涂層、和有機(jī)無(wú)機(jī)混合涂層這三種涂層中的一種或 多種進(jìn)行組合形成。
6.如權(quán)利要求5所述的涂層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電池隔膜(1)上表面和下表面上分 別涂覆有一層涂層(2)。
7.如權(quán)利要求5所述的涂層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電池隔膜(1)上表面涂覆有兩層涂 層⑵。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種新型鋰離子電池隔膜的涂層結(jié)構(gòu)，包括有電池隔膜(1)，所述電池隔膜(1)上涂覆有至少一層涂層(2)。本發(fā)明公開(kāi)的一種新型鋰離子電池隔膜的涂層結(jié)構(gòu)，其具有的涂層結(jié)構(gòu)為多層復(fù)合設(shè)計(jì)，針對(duì)電池的安全特性、電池極組結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、電池倍率特性進(jìn)行改進(jìn)，使得鋰離子電池不容易發(fā)生短路的安全隱患，可以提高鋰離子電池的整體安全性，保證電池在各種性能測(cè)試中具有優(yōu)良的安全性能，有利于提高鋰離子電池的市場(chǎng)應(yīng)用前景，具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。
文檔編號(hào)H01M2/18GK102082250SQ201010246850
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者杜晨樹, 程君 申請(qǐng)人:天津力神電池股份有限公司