隔離膜、電芯及二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及儲(chǔ)能裝置，尤其涉及一種隔離膜、一種電芯以及一種二次電池。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子二次電池中用于隔離正極極片和負(fù)極極片的隔離膜一般為單層或多層微孔及多孔性薄膜，材質(zhì)為聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及其復(fù)合材料，主要功能是防止正極極片和負(fù)極極片之間短路、提供離子通道，保持電解液正常功能。隨著鋰離子二次電池能量密度越來(lái)越高，應(yīng)用電壓窗口及溫度范圍越來(lái)越寬，客戶對(duì)鋰離子二次電池的安全保障提出了越來(lái)越苛刻的要求，鋰離子二次電池安全性能成了一項(xiàng)極大的挑戰(zhàn)。
[0003]然而，由單一(即單層)的PE或PP構(gòu)成的隔離膜熱收縮溫度低，隔離膜的破裂溫度也低，這種簡(jiǎn)單的隔離膜強(qiáng)度低不足以阻隔正極極片的正極活性材料層和負(fù)極極片的負(fù)極活性材料層及正極活性材料層所含的正極活性材料形成的枝晶，且隔離膜收縮后隔離膜的電阻急劇增大不利于電芯所產(chǎn)生的熱的擴(kuò)散及熱失控的控制，因此不認(rèn)為是對(duì)熱失控安全性最好的材料。
[0004]為了解決熱失控的問(wèn)題，于2014年8月27日授權(quán)公告的中國(guó)專利CN203800131U公開(kāi)了一種卷繞式電芯及電化學(xué)裝置。其中，自未設(shè)置陰極膜片的陰極集流體的末端起在未設(shè)置陰極膜片的陰極集流體的表面和/或自未設(shè)置陽(yáng)極膜片的陽(yáng)極集流體的末端起在未設(shè)置陽(yáng)極膜片的陽(yáng)極集流體的表面涂覆有NTC金屬材料層，隔離膜向卷繞式電芯的卷繞收尾處的尾端延伸至NTC金屬材料層的位置，以與NTC金屬材料層一起使得陰陽(yáng)極片電絕緣隔咼開(kāi)。
[0005]但是該專利文獻(xiàn)中由于在未設(shè)置陰極膜片的陰極集流體的表面和/或自未設(shè)置陽(yáng)極膜片的陽(yáng)極集流體的末端起在未設(shè)置陽(yáng)極膜片的陽(yáng)極集流體的表面涂覆有NTC金屬材料層，由于在電芯受到熱沖擊、高溫短路、過(guò)充等濫用情況下，并不能在熱失控之前更早動(dòng)作，形成大面積短路，不能更快釋放電芯存儲(chǔ)的電能，從而不能更有效地對(duì)電芯進(jìn)行安全保護(hù)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]鑒于【背景技術(shù)】中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種隔離膜、一種電芯以及一種二次電池，所述隔離膜在防止正極極片和負(fù)極極片之間短路、提供離子通道、保持電解液等隔離膜具有的正常功能的基礎(chǔ)上在濫用情況下在熱失控之前能更早動(dòng)作形成大面積短路，能更快釋放電芯存儲(chǔ)的電能，從而能更有效地對(duì)電芯進(jìn)行安全保護(hù)。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本實(shí)用新型的第一方面，本實(shí)用新型提供了一種隔離膜，其包括:基膜，基膜為至少兩層，相鄰兩層基膜為一組；以及NTC材料顆粒，夾設(shè)于至少一組相鄰兩層基膜之間。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本實(shí)用新型的第二方面，本實(shí)用新型提供了一種電芯，其包括:正極極片，包括正極集流體和設(shè)置在正極集流體上的正極活性材料層；負(fù)極極片，包括負(fù)極集流體和設(shè)置在負(fù)極集流體上的負(fù)極活性材料層；以及隔離膜，設(shè)置于正極極片和負(fù)極極片之間。其中，所述隔離膜為根據(jù)本實(shí)用新型第一方面所述的隔離膜。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本實(shí)用新型的第三方面，本實(shí)用新型提供了一種二次電池，其包括根據(jù)本實(shí)用新型第二方面所述的電芯。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0011]通過(guò)設(shè)置NTC材料顆粒，所述隔離膜在防止正極極片和負(fù)極極片之間短路、提供離子通道、保持電解液等隔離膜具有的正常功能的基礎(chǔ)上在濫用情況下在熱失控之前能更早動(dòng)作形成大面積短路，能更快釋放電芯存儲(chǔ)的電能，從而能更有效地對(duì)電芯進(jìn)行安全保護(hù)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例的隔離膜的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是包括圖1所示的隔膜膜的電芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
[0015]I正極極片3隔離膜
[0016]11正極集流體31基膜
[0017]12正極活性材料層32 NTC材料顆粒
[0018]2負(fù)極極片Tu厚度
[0019]21負(fù)極集流體Tn厚度
[0020]22負(fù)極活性材料層?Υ厚度
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本實(shí)用新型的隔離膜、電芯及二次電池。
[0022]首先說(shuō)明根據(jù)本實(shí)用新型第一方面的隔離膜。
[0023]參照?qǐng)D1和圖2，根據(jù)本實(shí)用新型第一方面的隔離膜3包括基膜31，基膜31為至少兩層，相鄰兩層基膜31為一組；以及NTC(負(fù)溫度系數(shù)，negative thermal coefficient)材料顆粒32，夾設(shè)于至少一組相鄰兩層基膜31之間。
[0024]在【背景技術(shù)】中，單純的PP或PE層隔離膜強(qiáng)度較低、收縮性較大，而在根據(jù)本實(shí)用新型第一方面所述的隔離膜中，由于NTC材料顆粒32設(shè)置于基膜31內(nèi)部，所以NTC材料顆粒32可以作為基膜31的骨架支撐，從而使得根據(jù)本實(shí)用新型第一方面的隔離膜3無(wú)論是在強(qiáng)度方面還是在抗收縮方面都比【背景技術(shù)】中的隔離膜有所提高，增強(qiáng)了使用本實(shí)用新型第一方面所述的隔離膜3的電芯在正常工作情況下的穩(wěn)定性。此外，由于NTC材料顆粒32設(shè)置于基膜31內(nèi)部，對(duì)抗電芯中的微小顆粒及枝晶問(wèn)題也具有良好的保護(hù)作用，避免正極極片I和負(fù)極極片2接觸，降低自放電率，從而提高二次電池的安全性能。
[0025]在根據(jù)本實(shí)用新型第一方面所述的隔離膜中，由于NTC材料顆粒32夾設(shè)于至少一組相鄰兩層基膜31之間(換句話說(shuō)不露出于該相鄰兩層基膜31的外表面，所以在隔離膜3正常工作情況(即相對(duì)濫用(濫用為非正常工作))下NTC材料顆粒32不與正極極片I和負(fù)極極片2 (如后所述)接觸，從而不會(huì)引起自放電及正極極片I和負(fù)極極片2之間的短路。在二次電池濫用情況(如過(guò)充、熱沖擊、高溫短路等)，電芯的主體溫度會(huì)急劇上升，當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)(熱失控之前)，隔離膜3的所有各層基膜31依然會(huì)收縮、破損，當(dāng)該相鄰兩層基膜31收縮、破損時(shí)，會(huì)裸露出部分相鄰兩層基膜31之間的NTC材料顆粒32，并且這種NTC材料顆粒32隨溫度上升而電阻會(huì)急劇減小，正極極片I的正極活性材料層12通過(guò)壓入迫使破損后的隔離膜3的該相鄰兩層基膜31的部分、負(fù)極極片2的負(fù)極活性材料層12壓入破損后的隔離膜3的該相鄰兩層基膜31的部分、從而與的該相鄰兩層基膜31之間的NTC材料顆粒32接觸，從而使得正極極片I和負(fù)極極片2電導(dǎo)通，正負(fù)極形成微短路，電芯以一定倍率自放電，且由于NTC材料顆粒32夾設(shè)于該相鄰兩層基膜31之間，所以電芯以一定倍率自放電是多處進(jìn)行放電(即大面積短路)，從而在達(dá)到熱失控之前將電能快速放完，從而有效地避免了熱失控的發(fā)生(即有效地避免在更高溫度下，電芯的正極活性材料由于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性出現(xiàn)析氧反應(yīng)、負(fù)極滿嵌離子的負(fù)極活性材料放熱反應(yīng)、電解液持續(xù)不斷分解等各種各樣的放熱反應(yīng))，降低電芯著火風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而電芯能夠通過(guò)熱沖擊、高溫短路、過(guò)充等濫用等實(shí)驗(yàn)。
[0026]此外，在根據(jù)本實(shí)用新型所述的