CN107516725A - 电芯及储能装置 - Google Patents

电芯及储能装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107516725A
CN107516725A CN201610430955.XA CN201610430955A CN107516725A CN 107516725 A CN107516725 A CN 107516725A CN 201610430955 A CN201610430955 A CN 201610430955A CN 107516725 A CN107516725 A CN 107516725A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polymer
battery core
porous layer
composite fibre
ceramic composite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610430955.XA
Other languages
English (en)
Inventor
梁成都
钟泽
孙成栋
郑义
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningde Amperex Technology Ltd
Original Assignee
Ningde Amperex Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningde Amperex Technology Ltd filed Critical Ningde Amperex Technology Ltd
Priority to CN201610430955.XA priority Critical patent/CN107516725A/zh
Publication of CN107516725A publication Critical patent/CN107516725A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/44—Fibrous material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明提供一种电芯及储能装置。所述电芯包括正极片、负极片。所述电芯还包括：聚合物/陶瓷复合纤维多孔层，由聚合物以及陶瓷颗粒通过静电纺丝原位形成于所述正极片的表面和/或所述负极片的表面上，以将正极片和负极片隔开。其中，聚合物/陶瓷复合纤维多孔层静电纺丝形成的纳米纤维丝的直径为20nm～500nm，陶瓷颗粒的粒径为10nm～1000nm，纳米纤维丝的直径为陶瓷颗粒的粒径的0.5倍～5倍。使用本发明的电芯的储能装置同时具有好的倍率性能、低温性能以及安全性能。

Description

电芯及储能装置
技术领域
本发明涉及储能技术领域，尤其涉及一种电芯及储能装置。
背景技术
目前，用于电芯的隔离膜通常为PE、PP或其复合材料，通过拉伸(干法或湿法)后可以获得厚度较小、具有微孔结构的薄膜，即隔离膜基材。用于电芯中时，通常还需要在基材一边或两边涂覆一定厚度的功能材料(陶瓷、粘结剂等)，在电芯中对正极片、负极片都具有较好的粘结，实现更好的性能。
一般对隔离膜基材(诸如PE、PP或其复合材料)拉伸(干法或湿法)后，可以制造出微孔结构，微孔的孔径常为几十纳米。但是受基材的材料自身及拉伸后强度的影响，基材的孔隙率通常不高，在30％～50％之间，基材的微孔的结构、微孔的分布均为不可控状态，且其中有一部分孔不可贯穿基材，无法有效传输电解质和离子。
另外，传统电芯的制备通常为先将商品化的隔离膜材料剪裁后贴合到极片表面，该工艺复杂、对装配的技术要求很高，隔离膜材料浪费大、成本高。常用的隔离膜以PP、PE为原料，但是PP、PE轻软薄滑，在电芯的制备过程中，隔离膜容易在极片之间滑动，常常造成正负极之间的短路和界面接触不良。同时在电芯的制备过程中对隔离膜的力学性能要求较高，因此经常对隔离膜进行陶瓷涂覆，但是涂覆后的隔离膜对正极片、负极片的粘结效果有限，尤其对负极片的粘结较差，最终影响电芯的电性能。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种电芯及储能装置，使用所述电芯的储能装置同时具有好的倍率性能、低温性能以及安全性能。
为了达到上述目的，在本发明的一方面，本发明提供了一种电芯，其包括正极片、负极片。所述电芯还包括：聚合物/陶瓷复合纤维多孔层，由聚合物以及陶瓷颗粒通过静电纺丝原位形成于所述正极片的表面和/或所述负极片的表面上，以将正极片和负极片隔开。其中，聚合物/陶瓷复合纤维多孔层静电纺丝形成的纳米纤维丝的直径为20nm～500nm，陶瓷颗粒的粒径为10nm～1000nm，纳米纤维丝的直径为陶瓷颗粒的粒径的0.5倍～5倍。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种储能装置，其包括根据本发明一方面所述的电芯。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
在本发明的电芯中，使用由聚合物以及陶瓷颗粒通过静电纺丝原位形成于所述正极片的表面和/或所述负极片的表面上的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层，用于隔开正极片与负极片，因此可以直接代替传统电芯使用的隔离膜，且该聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的孔隙率很高，与电解质具有良好的浸润性和亲和性，可有效传输离子，可以提高使用所述电芯的储能装置的倍率性能和低温性能，此外该聚合物/陶瓷复合纤维多孔层可以实现与正极片、负极片之间良好的界面粘结，提高使用所述电芯的储能装置的硬度，增加使用所述电芯的储能装置的安全性能。
具体实施方式
下面详细说明根据本发明的电芯及储能装置。
首先说明根据本发明第一方面的电芯。
根据本发明第一方面的电芯包括正极片、负极片。所述电芯还包括：聚合物/陶瓷复合纤维多孔层，由聚合物以及陶瓷颗粒通过静电纺丝原位形成于所述正极片的表面和/或所述负极片的表面上，以将正极片和负极片隔开。其中，聚合物/陶瓷复合纤维多孔层静电纺丝形成的纳米纤维丝的直径为20nm～500nm，陶瓷颗粒的粒径为10nm～1000nm，纳米纤维丝的直径为陶瓷颗粒的粒径的0.5倍～5倍。这里陶瓷颗粒的粒径是指陶瓷颗粒的平均粒径D50。
在本发明中，使用由聚合物以及陶瓷颗粒通过静电纺丝原位形成于所述正极片的表面和/或所述负极片的表面上的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层，用于隔开正极片与负极片，因此可以代替传统电芯中的隔离膜(诸如PE、PP隔离膜)。但是本发明的电芯中也可以含有隔离膜，例如隔离膜可位于未设置聚合物/陶瓷复合纳米纤维层的极片(正极片或负极片，根据聚合物/陶瓷复合纳米纤维层设置的位置的不同而不同)与聚合物/陶瓷复合纳米纤维层之间。
在本发明中，由于静电纺丝技术形成的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层为由纳米纤维丝沉积而成，因此孔隙率很高，最高可达95％，且所形成的微孔均为有效微孔，因此可以很好地传导电解质和离子，提高使用该电芯的储能装置的动力学性能，尤其是倍率性能和低温性能。
在本发明中，由于静电纺丝技术形成的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层是直接原位形成于正极片的表面和/或所述负极片的表面，因此可以实现与正极片、负极片之间良好的界面粘结，提高使用该电芯的储能装置的电性能，同时提高使用该电芯的储能装置的硬度，增加使用该电芯的储能装置的安全性能。此外，聚合物/陶瓷复合纤维多孔层具有较高的比表面积，与电解质具有良好的浸润性和亲和性，有利于离子传输，还可进一步改善使用该电芯的储能装置的动力学性能。
在本发明中，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层具有较高的拉伸强度，且由于具有大量具有保护作用的陶瓷颗粒，因此还具有良好浸润性、耐电压性能以及抗氧化性能。因此无需对正极片面再涂覆陶瓷层作防氧化处理，因此可以避免对常规隔离膜(诸如PE、PP隔离膜)的孔隙产生影响，进而恶化使用该电芯的储能装置的性能。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层可形成于所述正极片的两个表面上。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层可形成于所述负极片的两个表面上。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层可形成于所述正极片的两个表面以及所述负极片的两个表面上。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层可形成于所述正极片的两个表面以及所述负极片的一个表面上。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层可形成于所述负极片的两个表面以及所述正极片的一个表面上。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，在所述正极片的一个表面可形成聚合物/陶瓷复合纤维多孔层且在所述负极片的与所述正极片的该一个表面背离的一个表面也形成聚合物/陶瓷复合纤维多孔层。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所述聚合物选自四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚六氟丙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、聚苯醚、环氧树脂以及环氧树脂衍生物中的一种或几种。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所述陶瓷颗粒选自三氧化二铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化镁、氧化锆、硫酸钡中的一种或几种。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所述聚合物以及所述陶瓷颗粒的重量比为(2％～95％):(98％～5％)。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的孔隙率为20％～95％。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的厚度为1μm～30μm。需要说明的是，这里的厚度是指在单面沉积形成的厚度。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所述正极片包括正极集流体和位于所述正极集流体的表面上的正极活性物质层，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层原位形成于所述正极活性物质层上。当所述正极集流体仅单面涂覆正极活性物质层时，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层也可原位形成于所述正极集流体上。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所述负极片包括负极集流体和位于所述负极集流体的表面上的负极活性物质层，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层原位形成于所述负极活性物质层上。当所述负极集流体仅单面涂覆负极活性物质层时，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层也可原位形成于所述负极集流体上。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的制备过程如下：将聚合物与溶剂，在干燥环境下搅拌溶解，至粘度不再上升为止。之后加入陶瓷颗粒，搅拌均匀。之后通过静电纺丝设备形成纳米纤维丝直接原位沉积在所述正极片的表面和/或所述负极片的表面上，即得到聚合物/陶瓷复合纤维多孔层。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所使用的溶剂可选自N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、丙酮、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、去离子水中的一种或几种。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所使用的静电纺丝的条件可为：电压5KV～50KV，温度20℃～100℃，溶液流速0.2mL/min～20mL/min，纺丝距离5cm～50cm，正极片、负极片的传送速度10cm/min～15000cm/min。通过改变静电纺丝的条件，可以得到不同孔隙率的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层。
其次说明根据本发明第二方面的储能装置。
根据本发明第二方面所述的储能装置包括根据本发明第一方面所述的电芯。
在根据本发明第二方面所述的储能装置中，所述储能装置还可包括包装壳以及电解质等。
在根据本发明第二方面所述的储能装置中，需要说明的是，所述储能装置可为超级电容器、锂离子二次电池、钠离子二次电池、锌离子二次电池、镁离子二次电池、锂硫电池、钠硫电池或镁硫电池。在本发明的实施例中，仅示出储能装置为锂离子二次电池的实施例，但本发明不限于此。
在锂离子二次电池中，所述正极片包括正极集流体和位于正极集流体上的正极活性物质层。所述正极集流体为铝箔。所述正极活性物质层组成如下，按重量比计，正极活性物质:正极导电剂:正极粘结剂＝(92％～100％):(0％～4％):(0.5％～4％)。
在锂离子二次电池中，所述正极活性物质选自钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰金属氧化物(NCM)中的一种或几种。所述正极导电剂选自乙炔黑、导电炭黑(Super P、Super S、350G等)、碳纤维(VGCF)、碳纳米管(CNT)、科琴黑中的一种或几种。所述正极粘结剂选自聚偏氟乙烯(PVdF)，数均分子量可为60万～120万。
在锂离子二次电池中，所述负极片包括负极集流体和位于负极集流体上的负极活性物质层。所述负极集流体为铜箔。所述负极活性物质层组成如下，按重量比计，负极活性物质:负极浆料增稠剂:负极导电剂:负极粘结剂＝(90％～100％):(0.2％～2％):(0％～4％):(0.5％～4％)。
在锂离子二次电池中，所述负极活性物质选自人造石墨或者天然石墨。所述负极浆料增稠剂选自羧甲基纤维素钠，数均分子量为10万～40万，1wt％水溶液的粘度可为200mPa·S～5000mPa·S。所述负极导电剂选自乙炔黑、导电炭黑(Super P、Super S、350G)、碳纤维(VGCF)、碳纳米管(CNT)、科琴黑中的一种或几种。所述负极粘结剂选自丁苯橡胶乳液(日本Zeon，BM400B)。
下面结合实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。
实施例1
(1)正极片的制备
按重量分数计，将96.0％正极活性物质LiCoO2、2.0％正极粘结剂聚偏氟乙烯、2.0％正极导电剂Super P加入NMP中，搅拌均匀，涂覆在正极集流体铝箔(厚度为14μm)的两面上，经过干燥、辊压、分切、焊接正极耳后得到正极片。
(2)负极片的制备
按重量分数计，将95.0％负极活性物质人造石墨、2.0％负极浆料稳定剂羧甲基纤维素钠、1.0％负极导电剂Super P、2.0％负极粘结剂丁苯橡胶乳液，加入蒸馏水中搅拌均匀，涂覆在负极集流体铜箔(厚度为10μm)的两面上，经过干燥、辊压、分切、焊接负极耳后得到负极片。
(3)电解质的制备
电解质包括有机溶剂和锂盐，有机溶剂为碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯的混合物，三种有机溶剂的体积比为1:1:1，锂盐为LiPF6，浓度为1mol/L。
(4)聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的制备
将聚合物聚偏二氟乙烯加入到N-甲基吡咯烷酮中，搅拌至聚合物溶解完全，加入陶瓷颗粒三氧化二铝粉末(粒径为40nm)，搅拌至三氧化二铝分散均匀待用。其中，聚偏二氟乙烯、三氧化二铝的重量比为80％:20％。之后采用静电纺丝方法，形成纳米纤维丝，并直接原位沉积在负极片的两个表面上，之后将负极片置于150℃真空干燥箱加热2h，形成聚合物/陶瓷复合纤维多孔层。其中，沉积厚度为20μm/单面，形成的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的孔隙率为76％，形成的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层中纤维丝的直径为120nm。静电纺丝条件为：电压20KV，温度35℃，溶液流速5mL/min，纺丝距离15cm，负极片的传送速度3cm/min。
(5)锂离子二次电池的制备
将正极片、设置有交联聚合物纤维多孔层的负极片卷绕成电芯，将电芯置于包装壳铝塑膜中，烘烤除水，再注入电解质，对电芯进行化成和老化等工序后，得到相应的锂离子二次电池。
实施例2
锂离子二次电池的制备过程与实施例1相同，区别在于：
(4)聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的制备
聚偏二氟乙烯、三氧化二铝的重量比为50％:50％。形成的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的孔隙率为73％，形成的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层中纤维丝的直径为135nm。
实施例3
锂离子二次电池的制备过程与实施例1相同，区别在于：
(4)聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的制备
聚偏二氟乙烯、三氧化二铝的重量比为20％:80％。形成的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的孔隙率为76％，形成的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层中纤维丝的直径为125nm。
实施例4
锂离子二次电池的制备过程与实施例1相同，区别在于：
(4)聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的制备
聚合物为聚氟乙烯。聚氟乙烯、三氧化二铝的重量比为20％:80％。形成的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的孔隙率为82％，形成的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层中纤维丝的直径为200nm。
实施例5
锂离子二次电池的制备过程与实施例1相同，区别在于：
(4)聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的制备
聚合物为聚氟乙烯，陶瓷颗粒为二氧化硅(粒径为60nm)。聚氟乙烯、二氧化硅的重量比为20％:80％。形成的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的孔隙率为77％，形成的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层中纤维丝的直径为120nm。
实施例6
锂离子二次电池的制备过程与实施例1相同，区别在于：
(4)聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的制备
陶瓷颗粒为二氧化硅(粒径为65nm)。聚偏二氟乙烯、二氧化硅的重量比为20％:80％。形成的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的孔隙率为78％，形成的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层中纤维丝的直径为120nm。
对比例1
锂离子二次电池的制备过程与实施例1相同，区别在于使用隔离膜替代聚合物/陶瓷复合纤维多孔层。隔离膜间隔于正极片和负极片之间。隔离膜采用厚度为15μm的PP基材，在基材靠近正极片的表面涂覆厚度为3μm的陶瓷层，在基材靠近负极片的表面涂覆厚度为2μm的粘结剂PVdF。
对比例2
锂离子二次电池的制备过程与实施例1相同，区别在于：
(4)聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的制备
未加入三氧化二铝，仅加入聚偏二氟乙烯。形成的聚合物纤维多孔层的孔隙率为75％，形成的聚合物纤维多孔层中纤维丝的直径为125nm。
对比例3
锂离子二次电池的制备过程与实施例1相同，区别在于：
(4)聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的制备
三氧化二铝的粒径为240nm，形成的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的孔隙率为87％，形成的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层中纤维丝的直径为115nm。
对比例4
锂离子二次电池的制备过程与实施例1相同，区别在于：
(4)聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的制备
三氧化二铝粒径为40nm，形成的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的孔隙率为91％，形成的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层中纤维丝的直径为220nm。
接下来说明锂离子二次电池的性能测试。
(1)锂离子二次电池的倍率性能测试
常温下，以0.5C恒流充电到4.35V，恒压充电至0.05C截止。0.5C恒流放电至3.0V截止，记录放电容量，以此放电容量为100％。
常温下，以1.0C恒流充电到4.35V，恒压充电至0.05C截止，0.5C恒流放电至3.0V截止，记录放电容量，计算百分比。
常温下，以2.0C恒流充电到4.35V，恒压充电至0.05C截止，0.5C恒流放电至3.0V截止，记录放电容量，计算百分比。
常温下，以3.0C恒流充电到4.35V，恒压充电至0.05C截止，0.5C恒流放电至3.0V截止，记录放电容量，计算百分比。
(2)锂离子二次电池的低温放电性能测试
在25℃下，以0.5C恒流充电到4.35V，恒压充电至0.05C截止，以0.5C恒流放电到3.0V截止，记录放电容量，以此容量为100％。
在25℃下，以0.5C恒流充电到4.35V，恒压充电至0.05C截止，之后将锂离子二次电池分别置于-20℃、-10℃、0℃恒温箱子中，静置2h，再以0.5C恒流放电到3.0V截止，记录放电容量，计算百分比。
(3)锂离子二次电池的穿钉安全性能测试
常温下，以0.5C恒流充电到4.35V，恒压充电至0.05C截止。采用直径为2.5mm钉子，以60mm/s速度，穿透锂离子二次电池，观察锂离子二次电池的状态。
表1锂离子二次电池的倍率性能测试结果
0.5C 1.0C 2.0C 3.0C
对比例1 100.0％ 91.8％ 73.9％ 49.5％
对比例2 100.0％ 92.7％ 74.8％ 51.9％
对比例3 100.0％ 93.1％ 75.7％ 62.3％
对比例4 100.0％ 92.0％ 74.5％ 61.6％
实施例1 100.0％ 91.9％ 79.6％ 69.5％
实施例2 100.0％ 92.1％ 79.3％ 72.8％
实施例3 100.0％ 90.9％ 76.2％ 67.3％
实施例4 100.0％ 90.2％ 75.5％ 63.7％
实施例5 100.0％ 89.3％ 75.4％ 60.5％
实施例6 100.0％ 95.4％ 77.9％ 68.2％
表2锂离子二次电池的低温放电性能测试结果
表3锂离子二次电池的穿钉安全性能测试结果
无反应 火星 燃烧
对比例1 √
对比例2 √
对比例3 √
对比例4 √
实施例1 √
实施例2 √
实施例3 √
实施例4 √
实施例5 √
实施例6 √
从表1至表3的测试结果可以得知，本发明的实施例的锂离子二次电池使用由聚合物以及陶瓷颗粒通过静电纺丝原位形成于所述负极片的表面上的聚合物/陶瓷复合纳米纤维多孔层，因此锂离子二次电池的倍率性能好、低温性能好、安全性能高。对比例2中未加入陶瓷颗粒，无法起到抗氧化、隔热的效果，因此锂离子二次电池的安全性能较差。对比例3中，纳米纤维丝的直径与陶瓷颗粒的粒径之比小于0.5，锂离子二次电池的性能均较差，这是由于纳米纤维丝较细时，由于陶瓷颗粒相对较大，因此实际纺丝效果较差，难以形成长程纳米纤维丝，所得到的纳米纤维丝较短，整体纳米纤维结构的强度差，在穿钉过程中无法发挥作用。对比例4中，纳米纤维丝的直径与陶瓷颗粒的粒径之比大于5，锂离子二次电池的性能均较差，这是由于纳米纤维丝较粗时，绝大部分陶瓷颗粒会位于纳米纤维丝内部，此时陶瓷颗粒无法与电解质、正极片接触，难以发挥隔热、抗氧化的功能，进而无法改善锂离子二次电池的安全性能。

Claims (10)

1.一种电芯，包括正极片、负极片，其特征在于，
所述电芯还包括：聚合物/陶瓷复合纤维多孔层，由聚合物以及陶瓷颗粒通过静电纺丝原位形成于所述正极片的表面和/或所述负极片的表面上，以将正极片和负极片隔开；
其中，聚合物/陶瓷复合纤维多孔层静电纺丝形成的纳米纤维丝的直径为20nm～500nm，陶瓷颗粒的粒径为10nm～1000nm，纳米纤维丝的直径为陶瓷颗粒的粒径的0.5倍～5倍。
2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述聚合物选自四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚六氟丙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、聚苯醚、环氧树脂以及环氧树脂衍生物中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述陶瓷颗粒选自三氧化二铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化镁、氧化锆、硫酸钡中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述聚合物以及所述陶瓷颗粒的重量比为(2％～95％):(98％～5％)。
5.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的孔隙率为20％～95％。
6.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的厚度为1μm～30μm。
7.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述正极片包括正极集流体和位于所述正极集流体的表面上的正极活性物质层，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层原位形成于所述正极活性物质层上。
8.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述负极片包括负极集流体和位于所述负极集流体的表面上的负极活性物质层，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层原位形成于所述负极活性物质层上。
9.一种储能装置，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的电芯。
10.根据权利要求9所述的储能装置，其特征在于，所述储能装置为超级电容器、锂离子二次电池、钠离子二次电池、锌离子二次电池、镁离子二次电池、锂硫电池、钠硫电池或镁硫电池。
CN201610430955.XA 2016-06-16 2016-06-16 电芯及储能装置 Pending CN107516725A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610430955.XA CN107516725A (zh) 2016-06-16 2016-06-16 电芯及储能装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610430955.XA CN107516725A (zh) 2016-06-16 2016-06-16 电芯及储能装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107516725A true CN107516725A (zh) 2017-12-26

Family

ID=60721081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610430955.XA Pending CN107516725A (zh) 2016-06-16 2016-06-16 电芯及储能装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107516725A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110120483A (zh) * 2019-05-10 2019-08-13 中原工学院 一种钠离子电池隔膜及其制备方法
CN110635093A (zh) * 2019-08-30 2019-12-31 电子科技大学 一种锂硫电池正极与隔膜一体化结构及其制备方法
CN111864275A (zh) * 2019-04-26 2020-10-30 北京卫蓝新能源科技有限公司 一种电芯、其制备方法及锂离子电池
CN112397716A (zh) * 2020-07-31 2021-02-23 湖北亿纬动力有限公司 一种油性陶瓷浆料、其制备方法、采用该浆料涂覆的正极片及锂离子电池
CN113140868A (zh) * 2021-04-22 2021-07-20 中南大学 一种原位无机有机复合纺丝隔膜及其制备方法和应用
WO2021189469A1 (zh) * 2020-03-27 2021-09-30 宁德新能源科技有限公司 电化学装置
CN114583181A (zh) * 2022-03-18 2022-06-03 江苏天合储能有限公司 一种锂电池用复合集流体及其制备方法
CN115088127A (zh) * 2020-03-27 2022-09-20 宁德新能源科技有限公司 电化学装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102242464A (zh) * 2010-05-10 2011-11-16 中国科学院理化技术研究所 聚合物-陶瓷复合材料纳米纤维膜及其制备方法和应用
CN103168384A (zh) * 2010-09-30 2013-06-19 应用材料公司 电纺丝锂离子电池的整合隔离件
CN103682247A (zh) * 2012-09-24 2014-03-26 华为技术有限公司 一种锂离子电池用复合负极片及其制备方法和锂离子电池
CN104685670A (zh) * 2012-09-27 2015-06-03 三洋电机株式会社 分隔件一体型电极以及非水电解质二次电池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102242464A (zh) * 2010-05-10 2011-11-16 中国科学院理化技术研究所 聚合物-陶瓷复合材料纳米纤维膜及其制备方法和应用
CN103168384A (zh) * 2010-09-30 2013-06-19 应用材料公司 电纺丝锂离子电池的整合隔离件
CN103682247A (zh) * 2012-09-24 2014-03-26 华为技术有限公司 一种锂离子电池用复合负极片及其制备方法和锂离子电池
CN104685670A (zh) * 2012-09-27 2015-06-03 三洋电机株式会社 分隔件一体型电极以及非水电解质二次电池

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111864275A (zh) * 2019-04-26 2020-10-30 北京卫蓝新能源科技有限公司 一种电芯、其制备方法及锂离子电池
CN111864275B (zh) * 2019-04-26 2021-10-15 北京卫蓝新能源科技有限公司 一种电芯、其制备方法及锂离子电池
CN110120483A (zh) * 2019-05-10 2019-08-13 中原工学院 一种钠离子电池隔膜及其制备方法
CN110635093A (zh) * 2019-08-30 2019-12-31 电子科技大学 一种锂硫电池正极与隔膜一体化结构及其制备方法
WO2021189469A1 (zh) * 2020-03-27 2021-09-30 宁德新能源科技有限公司 电化学装置
CN115088127A (zh) * 2020-03-27 2022-09-20 宁德新能源科技有限公司 电化学装置
CN115380431A (zh) * 2020-03-27 2022-11-22 宁德新能源科技有限公司 电化学装置
CN115088127B (zh) * 2020-03-27 2024-03-19 宁德新能源科技有限公司 电化学装置
CN112397716A (zh) * 2020-07-31 2021-02-23 湖北亿纬动力有限公司 一种油性陶瓷浆料、其制备方法、采用该浆料涂覆的正极片及锂离子电池
CN113140868A (zh) * 2021-04-22 2021-07-20 中南大学 一种原位无机有机复合纺丝隔膜及其制备方法和应用
CN114583181A (zh) * 2022-03-18 2022-06-03 江苏天合储能有限公司 一种锂电池用复合集流体及其制备方法
CN114583181B (zh) * 2022-03-18 2024-02-27 江苏天合储能有限公司 一种锂电池用复合集流体及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107516725A (zh) 电芯及储能装置
US11908993B2 (en) Method for manufacturing solid electrolyte membrane for all solid type battery and solid electrolyte membrane manufactured by the method
CN111628211B (zh) 锂离子电池及其制备方法
JP5834322B2 (ja) セパレータ、その製造方法及びこれを備えた電気化学素子
TWI539648B (zh) 鋰電極及包括彼之鋰二次電池
KR101737217B1 (ko) 황-탄소나노튜브 복합체, 이의 제조방법, 이를 포함하는 리튬-황 전지용 캐소드 활물질 및 이를 포함한 리튬-황 전지
TWI536637B (zh) 鋰電極以及含彼之鋰二次電池組
US20160351876A1 (en) Heat resisting separator having ultrafine fibrous layer and secondary battery having the same
JP4803984B2 (ja) リチウムイオン二次電池用セパレータおよびその製造方法とリチウムイオン二次電池
WO2016165633A1 (en) Polymer composite membrane and preparation method thereof, gel electrolyte and lithium ion battery having the same
US10910630B2 (en) Electrode for all solid type battery and method for manufacturing the same
KR101618218B1 (ko) 셀룰로오스 나노섬유 분리막을 포함하는 전기화학소자 및 이의 제조방법
US11508994B2 (en) Method for producing a lithium-ion cell
KR20180067675A (ko) 복합 필름, 이의 제조 방법 및 이를 갖는 리튬 배터리
CN107516721A (zh) 电芯及储能装置
KR101470696B1 (ko) 리튬이차전지용 분리막의 제조방법 및 이에 따라 제조된 분리막 및 이를 구비하는 리튬이차전지
CN114006024A (zh) 一种隔膜及含有该隔膜的电池
KR20190049327A (ko) 분리막 일체형 전극 어셈블리, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬이온이차전지
KR102591511B1 (ko) 복합음극활물질, 이를 포함하는 음극 및 리튬전지, 및 이의 제조 방법
JP2021509529A (ja) 正極スラリー組成物、これを使用して製造された正極及びこれを含む電池
KR20190000324A (ko) 플렉시블 전극 및 그를 포함하는 리튬 이차전지
CN107516723A (zh) 电芯及储能装置
JP7107809B2 (ja) 二次電池用正極
KR102563560B1 (ko) 내구성이 향상된 이차전지 전극의 제조방법
CN107516724A (zh) 电芯及储能装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20171226