CN102270756A - 锂离子电池用复合隔膜 - Google Patents

Abstract

一种锂离子电池用聚四氟乙烯复合隔膜。它包括一隔膜，所述的隔膜由上层聚丙烯微孔膜与下层聚丙烯微孔膜或上层聚乙烯微孔膜与下层聚乙烯微孔膜所形成，其特征在于所述的上层聚丙烯微孔膜与下层聚丙烯微孔膜之间或上层聚乙烯微孔膜与下层聚乙烯微孔膜之间设有一聚四氟乙烯微孔膜。本发明的锂离子电池用聚四氟乙烯复合隔膜不但具有锂离子电池隔膜的低闭孔温度，还同时具有高破膜温度的性能，而且，切实保障了锂离子电池在使用过程中的安全可靠性。本发明的锂离子电池用聚四氟乙烯复合隔膜可适用于作为锂离子电池的正极和负极之间的隔膜。

Description

锂离子电池用复合隔膜

技术领域：

本发明涉及一种锂离子电池用隔膜，特别是涉及一种锂离子电池用聚四氟乙烯复合隔膜。 

背景技术：

锂离子电池由于具有电压高、能量高、循环寿命长且不污染环境的优点，已经成为广泛应用的新一代电池。 

使用锂离子电池的电子产品不断地小型化而且应用越来越普及，而笔记本电脑、数码相机、手机等产品时而出现的***事故，使人们对锂离子电池的安全性提出了更高的要求，特别是对高容量的锂离子电池，因此，提高锂离子电池隔膜的安全性已成为研究的热点内容。 

在锂离子电池中，隔膜是用于避免正极和负极之间的短路。锂离子电池在使用过程中，将会使电池的温度急速上升并对装备锂离子电池的设备造成温度伤害，为了防止这种故障，故在正负极之间放置隔膜。 

锂离子电池隔膜应该有适当的闭孔温度。这是因为在外部短路中，由于电池短路而形成的焦耳热使得电池发热温度升高，这时电池隔膜由于温度升高而变形，隔膜的微孔膜的孔径逐渐缩小，离子通过困难，相当于电阻增大，直到微孔全部消失即隔膜闭孔，这时离子完全不能通过，这样就可以防止电池内部温度的升高，因而不会使电池内部温度达到锂电极的熔点或电解液的引燃点而引起火灾和***事故的发生，从而达到安全的目的。与隔膜闭孔相对应的温度称之为闭孔温度，所以锂离子电池隔膜的闭孔温度是很重要的，闭孔温度越低，那么就可以在较低的温度下阻止离子通过，这样就可以防止电池内部温度的升高，但是闭孔温度也不能太低，太低时，当温度梢有上升，就会扰乱离子流，这种现象会影响电池的正常工作，如 果闭孔温度太高，就会造成锂离子电池起火***等严重事故。 

锂离子电池隔膜还应该具有耐温性能，即隔膜在闭孔之后应该能一直维持闭孔状态而不变形直到某个更高的温度。且当锂离子电池隔膜因温度升高变形而使微孔消失即隔膜闭孔后，它将阻隔电池的电流，具有阻止温度上升的作用，但是这时隔膜如果没有足够的耐热性能，闭孔后的隔膜温度继续上升，当达到一个更高的温度范围，隔膜进一步熔化，则发生隔膜破裂，这时对应的温度称之为破膜温度。如果隔膜破裂，正负电极就会直接接触而***，这也是非常危险的，所以锂离子电池隔膜应该有足够的耐热性能，使隔膜在其熔融温度以上尽量保持其形状，以维持闭孔状况到一个尽可能高的温度。隔膜从闭孔温度开始一直到破膜温度之间的温度差越大，则阻止离子通过的时间也越长，而在这比较高的温度下隔膜仍能保持它的完整性，这样就确实防止因温度上升而使隔膜的快速破裂，因而才能具有很高的安全性能。 

目前，聚丙烯微孔膜及聚乙烯微孔膜作为锂离子电池隔膜的应用较为普及，其主要原因是价廉，同时，也具备了符合作为锂离子电池隔膜的一般要求。 

作为锂离子电池隔膜的聚丙烯微孔膜的闭孔温度在150℃左右，这个温度的缺点是接近锂的熔点，显然这是不安全的。而聚乙烯微孔膜的闭孔温度比较低为130℃，比较适合，但是其破膜温度也低，接近145℃，也就是闭孔温度和破膜温度之间的温度差仅有15℃，即它的耐热性能差，这是很不安全的，而且，聚乙烯微孔膜的弹性恢复差，导致装入电池时易产生拉伸且力学性能差，所以它的生产性能和使用性能都是很低的，因此聚丙烯微孔膜及聚乙烯微孔膜在安全可靠性方面，均需要改进。但是，隔膜的低闭孔温度与高破膜温度的共存是固然重要，可是隔膜具有了低闭孔温度，却难以达到高破膜温度，反之也一样。为提高单层聚丙烯微孔膜或单层聚 乙烯微孔膜的性能，通常采用双层聚丙烯微孔膜或双层聚乙烯微孔膜作为锂离子电池复合隔膜，虽然达到了一定的效果，但是，并未从根本上提高锂离子电池隔膜同时具备低闭孔温度与高破膜温度，为此需要寻求一种二全其美的结果。 

发明内容：

本发明的目的是要提供一种锂离子电池用聚四氟乙烯复合隔膜，它不但能有效地实现锂离子电池隔膜的低闭孔温度与高破膜温度，而且，切实保障了锂离子电池在使用过程中的安全可靠性。 

为了达到上述的目的本发明的解决方案是：本发明的锂离子电池用聚四氟乙烯复合隔膜包括一隔膜，所述的隔膜由上层聚丙烯微孔膜与下层聚丙烯微孔膜或上层聚乙烯微孔膜与下层聚乙烯微孔膜所形成，所述的上层聚丙烯微孔膜与下层聚丙烯微孔膜之间或上层聚乙烯微孔膜与下层聚乙烯微孔膜之间设有一聚四氟乙烯微孔膜。 

本发明提供了一种锂离子电池用聚四氟乙烯复合隔膜，复合隔膜中的聚四氟乙烯且为由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的耐高低温性、耐腐蚀性、良好的力学性能、耐候性及不燃性。 

聚四氟乙烯能在-180～250℃的较广温度下长期工作，且在该范围内均保持优良的力学性能，在260℃的高温下不熔化，在-196℃的低温也不变脆，仍柔软且还可保持5％的伸长率。 

聚四氟乙烯具有高度的化学稳定性；耐化学腐蚀和除熔融的碱金属外，聚四氟乙烯几乎不受任何化学试剂腐蚀，例如在浓硫酸、硝酸、盐酸，甚至在王水中煮沸，其重量及性能均无变化，也几乎不溶于所有的溶剂，它能在任何种类化学介质长期使用。 

聚四氟乙烯的氧极限指数在0.95以上，对氧、紫外线均极稳定，有塑料中最佳的老化寿命，可达10年以上，聚四氟乙烯导热性较差且阻燃，因 此具有优异的耐老化性能、抗辐射性能及优异的电绝缘性能。 

本发明的锂离子电池用聚四氟乙烯复合隔膜在使用过程中，当电池内部由于过度充电状态引起过热，或外部短路中电池短路而形成的焦耳热使得电池发热温度升高，锂离子电池温度达到聚丙烯微孔膜的闭孔温度150℃或聚乙烯微孔膜的闭孔温度130℃时，上、下层的聚丙烯微孔膜或聚乙烯微孔膜的微孔即熔接、闭孔，这时离子完全不能通过，这样就防止了电池内部温度的升高，如在闭孔后的隔膜温度继续上升，且超过聚丙烯微孔膜或聚乙烯微孔膜的破膜温度时，一方面由上、下层的聚丙烯微孔膜或聚乙烯微孔膜的熔融熔化充当涂层以覆盖聚四氟乙烯微孔膜的微孔，另一方面则由耐高温的聚四氟乙烯微孔膜的存在，且在比较高的温度下隔膜仍能保持它的完整性，有效地防止了因温度上升而使隔膜的快速破裂及热收缩，并使隔膜仍保持其形状，且避免正负电极直接接触而引起的***，继续保持很高的安全性能。 

本发明的锂离子电池用聚四氟乙烯复合隔膜由于在所述的上层聚丙烯微孔膜与下层聚丙烯微孔膜之间或上层聚乙烯微孔膜与下层聚乙烯微孔膜之间增设了一聚四氟乙烯微孔膜，且使隔膜既拥有原有的聚丙烯微孔膜或聚乙烯微孔膜的低闭孔温度，又因聚四氟乙烯微孔膜的存在而大大提高了隔膜的破膜温度，故进一步保证了锂离子电池在实际使用过程中的安全性及可靠性，并还可有效地防止锂离子电池起火***等严重事故的发生。 

附图说明：

本发明的具体结构由以下的实施例及其附图给出。 

图1是本发明的锂离子电池用聚四氟乙烯复合隔膜的由聚丙烯微孔膜、聚四氟乙烯微孔膜及聚丙烯微孔膜所形成的隔膜的结构示意图。 

图2是本发明的锂离子电池用聚四氟乙烯复合隔膜的由聚乙烯微孔膜、聚四氟乙烯微孔膜及聚乙烯微孔膜所形成的隔膜的结构示意图。 

具体实施方式：

以下将结合附图对本发明的锂离子电池用聚四氟乙烯复合隔膜作进一步的详细描述。 

实施例一 

参照图1、该发明的锂离子电池用聚四氟乙烯复合隔膜包含一隔膜，所述的隔膜由上层聚丙烯微孔膜1与下层聚丙烯微孔膜2所形成，所述的上层聚丙烯微孔膜1与下层聚丙烯微孔膜2之间还设有一聚四氟乙烯微孔膜5，所述的锂离子电池用聚四氟乙烯复合隔膜由层层叠加覆合而形成。 

实施例二 

参照图2、该发明的锂离子电池用聚四氟乙烯复合隔膜包含一隔膜，所述的隔膜由上层聚乙烯微孔膜3与下层聚乙烯微孔膜4所形成，所述的上层聚乙烯微孔膜3与下层聚乙烯微孔膜4之间还设有一聚四氟乙烯微孔膜5，所述的锂离子电池用聚四氟乙烯复合隔膜由层层叠加覆合而形成。 

Claims (1)

1.一种锂离子电池用聚四氟乙烯复合隔膜，它包括一隔膜，所述的隔膜由上层聚丙烯微孔膜(1)与下层聚丙烯微孔膜(2)或上层聚乙烯微孔膜(3)与下层聚乙烯微孔膜(4)所形成，其特征在于所述的上层聚丙烯微孔膜(1)与下层聚丙烯微孔膜(2)之间或上层聚乙烯微孔膜(3)与下层聚乙烯微孔膜(4)之间设有一聚四氟乙烯微孔膜(5)。

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