專利名稱：一種隔膜及電芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種隔膜及電芯。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，卷繞電池電芯的隔膜置于正極和負(fù)極之間，其主要作用是防止第一電極片和第二電極片活性物質(zhì)相接觸，進(jìn)而造成電芯內(nèi)短路。隔膜在電芯中占有十分重要的地位， 直接影響電芯的短路、低壓性能、壽命及自放電性能。對(duì)卷繞式電芯隔膜一般要求具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和一定的機(jī)械強(qiáng)度。但是隔膜的厚度與其機(jī)械強(qiáng)度及保液能力具有矛盾性，特別是高容量電芯，由于電極片在卷繞過(guò)程中產(chǎn)生一定的微裂紋，從而發(fā)生一定的掉粉或產(chǎn)生一定的毛刺現(xiàn)象，其隔膜易在卷繞前端或所有發(fā)生電極片卷繞后產(chǎn)生微裂紋的地方被刺破或由于掉粉而形成短路或微短路。專利申請(qǐng)?zhí)?00410056887. 2的中國(guó)專利“堿性隔膜及其制作方法”介紹了一種堿性電芯隔膜，包括厚度為0. 10-0. 25mm的主隔膜層和厚度為0. 5mm以上的輔助隔膜層，輔助隔膜層通過(guò)熱壓粘合包覆位于主隔膜層中間。由于隔膜包括兩個(gè)粗纖維層和一個(gè)微纖維層，從厚度方向形成密度梯度，大大提高了隔膜的機(jī)械強(qiáng)度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是首先提供一種隔膜，在滿足足夠的機(jī)械強(qiáng)度的前提下，能夠容納更多的電液以提高電芯的容量。其次，還要提供一種電芯，和電芯的卷繞方法。對(duì)此，本實(shí)用新型首先提供一種隔膜，所述隔膜沿其展開(kāi)方向具有至少兩種不同的厚度；所述隔膜卷繞電芯時(shí)，卷在內(nèi)圈的隔膜的厚度，不小于卷在外圈的隔膜的厚度。相應(yīng)的的，本實(shí)用新型還提供一種電芯，包括所述的隔膜，第一極片，和第二極片；所述隔膜隔在第一極片與第二極片之間，卷繞成卷。以及，一種電芯的卷繞方法，所述的隔膜，隔于第一極片與第二極片之間，卷繞成卷。由于卷繞在電芯中心處的隔膜，其曲率半徑較小，所受到的應(yīng)力叫會(huì)較大，如果其機(jī)械強(qiáng)度不高，則容易產(chǎn)生諸如微裂紋等破壞，引起內(nèi)部短路。采用上述技術(shù)方案，該隔膜卷繞在電芯中心處的隔膜，其厚度將更大，相應(yīng)的機(jī)械強(qiáng)度也會(huì)更大，在受到較大的應(yīng)力的時(shí)候，也能較好的保持其機(jī)械狀態(tài)。而單純的增加隔膜整體的機(jī)械強(qiáng)度，如中國(guó)專利申請(qǐng)200410056887. 2 “堿性隔膜及其制作方法”，但是，該隔膜的整體厚度大，將在電芯中占據(jù)過(guò)大的體積，從而無(wú)法容納下更多的電液，致使無(wú)法在高容量型號(hào)上的使用。而采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，卷繞在外圈的隔膜，由于其厚度較小，能夠留出更多的空間來(lái)保持電液，這樣能夠在電芯整體的體積一定的前提下，進(jìn)一步提高電芯的容量。 而且，該技術(shù)方案還能節(jié)省了隔膜所需的材料。而且，卷繞電池電芯中心附近的極片，其曲率半徑較小，所受的應(yīng)力較大，容易斷裂而產(chǎn)生毛刺，進(jìn)而損壞隔膜。而采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，由于墊厚了增大了電芯中心附近兩個(gè)極片的曲率半徑，使得兩個(gè)極片和隔膜不容易斷裂，且減少了兩個(gè)極片的產(chǎn)生掉粉的概率，從而減少了短路或微短路的可能，進(jìn)一步提高了電池電芯的壽命；同時(shí)，隔膜不容易被兩個(gè)極片損壞。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，在滿足足夠的機(jī)械強(qiáng)度的前提下，能夠減少短路或微短路及容納更多的電解液以提高電芯的容量及壽命。優(yōu)選的，所述的隔膜包括依次拼接的至少兩個(gè)、分別具有不同厚度的隔膜段。采用上述技術(shù)措施，能夠更加簡(jiǎn)便的制造以獲得相應(yīng)的隔膜。進(jìn)一步的，所述隔膜段分別為依次拼接的最薄隔膜段、次薄隔膜段、最厚隔膜段， 和次薄隔膜段。進(jìn)一步的，所述次薄隔膜段沿展開(kāi)方向，其厚度呈梯形分布，越靠接最厚隔膜段處的厚度越厚。進(jìn)一步的，所述最厚隔膜段的厚度不小于0. 15毫米，所述次薄隔膜段的厚度在 0. 10至0. 15之間梯形分布，所述最薄隔膜段的厚度不大于0. 10毫米。優(yōu)選的，相鄰的所述隔膜段通過(guò)熱壓焊接。優(yōu)選的，所述隔膜段的材料采用尼龍纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯纖維和維綸纖維中的至少一種。

圖1為本實(shí)用新型隔膜一種具體實(shí)施例在卷繞前的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型電芯一種具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型電芯一種具體實(shí)施例的卷繞剖視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的較優(yōu)的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明如圖1所示，一種隔膜300卷繞前的結(jié)構(gòu)示意圖。隔膜300包括依次連接的第一次薄隔膜段303、第二次薄隔膜段302、最厚隔膜段301、第二次薄隔膜段302、第一次薄隔膜段303，和最薄隔膜段304。其中，次薄隔膜段包括具有不同厚度、并相互連接的第一次薄隔膜段303和第二次薄隔膜段302。其中，最厚隔膜段301的厚度在0. 15mm以上、次薄隔膜段的厚度在0. 10至0. 15mm 之間、最薄隔膜段304的厚度在0. IOmm以下。隔膜段的連接方式可以采用熱壓連接。其中，隔膜300的材料可以采用尼龍纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、維綸纖維、經(jīng)過(guò)磺化處理的以上幾種材質(zhì)的材料中的一種或幾種。隔膜段的段數(shù)可以依據(jù)電芯的實(shí)際卷繞圈數(shù)而定，段數(shù)可以是電芯的卷繞圈數(shù)。例如，在另一種實(shí)施例中，也可以直接制作一種隔膜300，該隔膜300的厚度從一端至另一端逐漸減小。將隔膜300置于第一電極片和第二電極片之間，以隔膜300的最厚的一端為起始端進(jìn)行卷繞，從而制作成卷繞電池電芯。在另一種實(shí)施例中，最厚隔膜段301的厚度為0. 15mm以上，第薄隔膜段302、第一次薄隔膜段303和最薄隔膜段304的厚度均相同，且小于0. 15mm，即只需要粘接兩種厚度的隔膜300即可，此種方式可稱之為三段連接方式。此種三段連接方式，在保證隔膜300的機(jī)械強(qiáng)度和一定程度提高電芯容量的同時(shí)，也減少了連接隔膜300的工藝，提高了效率。按照?qǐng)D2的方式，將第一極片100、隔膜300和第二極片200卷繞成電芯。如圖3 所示，即把圖1所示的隔膜卷繞成相應(yīng)的電芯。其中，第一極片100和第二極片200的極性相反，如，如果第一極片100為正極片的話，第二極片200為負(fù)極片。以最厚隔膜段301的對(duì)稱軸為對(duì)稱軸將隔膜300對(duì)折，然后將第一電極片放置對(duì)折后的隔膜300內(nèi)，再將第二電極片放置在隔膜300表面，并與第一電極片重疊后，以最厚隔膜段301為起始端進(jìn)行卷繞。因而，隨著電芯的卷繞方向，隔膜段的厚度逐漸減小。采用本實(shí)用新型制作容量為AA^OOmAh的鎳氫充電電芯，電池電芯設(shè)計(jì)為3. 5圈。為了進(jìn)一步說(shuō)明，還進(jìn)一步提供如下具體實(shí)施例和數(shù)據(jù)做如下說(shuō)明實(shí)施方式1 隔膜300采用多段連接方式，隔膜300均經(jīng)過(guò)聚丙烯磺化處理。電芯最內(nèi)段隔膜 301厚度為0. 18mm，第二圈隔膜300厚度為0. 12mm，第三圈隔膜300厚度為0. 11mm，最外圈隔膜300厚度為0. 09mm，各段隔膜按圖1所示順序采用熱壓焊接。實(shí)施方式2隔膜300采用多段連接方式，隔膜300均經(jīng)過(guò)聚丙烯磺化處理。電芯最內(nèi)段隔膜 301厚度為0. 18mm，第二圈隔膜300厚度為0. 15mm，第三圈隔膜300厚度為0. 11mm，最外圈隔膜300厚度為0. 09mm，各段隔膜按圖1所示順序采用熱壓焊接。實(shí)施方式3隔膜300采用多段連接方式。電芯最內(nèi)段隔膜301使用厚度為0. 18mm的聚丙烯氟化隔膜，第二圈使用厚度為0. 12mm的聚丙烯磺化隔膜，第三圈使用厚度為0. Ilmm的聚丙烯磺化隔膜，最外圈使用厚度為0. 09mm聚丙烯磺化隔膜，各段隔膜按圖1所示順序采用熱壓焊接。以下對(duì)比例為現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施例，對(duì)比以說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例的具體優(yōu)勢(shì)對(duì)比例1采用整段式厚度為0. IOmm聚丙烯磺化隔膜。對(duì)比例2采用整段式厚度為0. 09mm聚丙烯磺化隔膜。將對(duì)比例的隔膜包于正極上，再將負(fù)極置于隔膜之上，卷繞，組裝成電芯，經(jīng)化成得到容量為AA^OOmAh的鎳氫充電電芯。在實(shí)施方式1至3，及對(duì)比例1至2分別制成10000萬(wàn)支電芯。對(duì)實(shí)施方式1至3和對(duì)比例1至2各制成的10000萬(wàn)支電芯的制作過(guò)程卷繞短路率及化成短路率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如下表所示表 權(quán)利要求1.一種隔膜，其特征在于，所述隔膜沿其展開(kāi)方向具有至少兩種不同的厚度；所述隔膜卷繞成電芯時(shí)，卷在內(nèi)圈的隔膜的厚度，不小于卷在外圈的隔膜的厚度。
2.如權(quán)利要求1所述的隔膜，其特征在于，包括依次拼接的至少兩個(gè)、分別具有不同厚度的隔膜段。
3.如權(quán)利要求2所述的隔膜，其特征在于，所述隔膜段分別為依次拼接的最薄隔膜段、次薄隔膜段、最厚隔膜段，和次薄隔膜段。
4.如權(quán)利要求3所述的隔膜，其特征在于，所述次薄隔膜段沿展開(kāi)方向，其厚度呈梯形分布，越靠接最厚隔膜段處的厚度越厚。
5.如權(quán)利要求4所述的隔膜，其特征在于，所述最厚隔膜段的厚度不小于0.15毫米， 所述次薄隔膜段的厚度在0. 10至0. 15之間梯形分布，所述最薄隔膜段的厚度不大于0. 10 毫米。
6.如權(quán)利要求2所述的隔膜，其特征在于，相鄰的所述隔膜段通過(guò)熱壓焊接。
7.如權(quán)利要求2所述的隔膜，其特征在于，所述隔膜段的材料采用尼龍纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯纖維和維綸纖維中的至少一種。
8.—種電芯，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至7中任一所述的隔膜，正極片，和負(fù)極片；所述隔膜隔在正極片與負(fù)極片之間，卷繞成電芯。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種隔膜及電芯。一種隔膜，所述隔膜沿其展開(kāi)方向具有至少兩種不同的厚度；所述隔膜卷繞電芯時(shí)，卷在內(nèi)圈的隔膜的厚度，不小于卷在外圈的隔膜的厚度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，在滿足足夠的機(jī)械強(qiáng)度的前提下，能夠減少短路或微短路及容納更多的電解液以提高電芯的容量及壽命。
文檔編號(hào)H01M2/16GK201956407SQ20102067701
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者劉新華, 彭東方, 王衛(wèi)東, 王守軍, 莫元妙 申請(qǐng)人:深圳市量能科技有限公司