CN114361719A - 一种具有电位传感功能的锂离子电池隔膜 - Google Patents

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郝晓明
吴孟强
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Abstract

本发明提供了一种具有电位传感功能的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜为多层结构，包括基材层、检测层和功能层，所述检测层涂覆在基材层上，所述功能层涂覆在检测层上；所述检测层为Cu纳米线材料层。所述功能层包括陶瓷绝缘层、伯姆石涂层、PVdF涂层中的一项或多项混合涂层。所述基材层为PP材料层或者PE材料层。本发明具有实时采集正负电位信息、实时监测电池内部温度和监测负极材料锂离子嵌入嵌出情况的优点。

Description

一种具有电位传感功能的锂离子电池隔膜
技术领域
本发明涉及锂电池材料技术领域，尤其涉及一种具有电位传感功能的锂离子电池隔膜。
背景技术
锂离子电池是目前十分常见的二次电池，主要包括正极材料、负极材料、隔膜、电解液等部分。锂离子的安全问题也一直是人们所关注的重点，其中锂离子电池的内部短路是其安全问题的最重要诱因，大部分的安全问题都是由于内部短路引起的。内部短路是电池内的正负极短路，一般是由生产过程中混入的金属杂质、电极金属箔在剪切时造成的毛刺、使用过程中形成锂枝晶以及受到挤压等意外机械应力引起。内部短路时会产生大量的热，从而引起安全问题，导致事故发生。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种具有电位传感功能的锂离子电池隔膜，具有实时采集正负电位信息、实时监测电池内部温度和监测负极材料锂离子嵌入嵌出情况的功能。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种具有电位传感功能的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜为多层结构，包括基材层、检测层和功能层，所述检测层涂覆在基材层上，所述功能层涂覆在检测层上；所述检测层为Cu纳米线材料层。
进一步地，所述功能层包括陶瓷绝缘层、伯姆石涂层、PVdF涂层中的一项或多项混合涂层。
进一步地，所述基材层为PP材料层或者PE材料层。
进一步地，所述Cu纳米线材料的长度为30-40μm，直径为40-60nm。
进一步地，所述Cu纳米线材料层由Cu纳米线分散浆料涂覆制成；所述Cu纳米线分散浆料制备时，以Cu纳米线作为原料，水作为分散剂，聚丙烯酸作为粘结剂，PEG作为流平剂。
进一步地，所述Cu纳米线进行合成时，以水作为溶剂，Cu(ON3)2作为铜源，EDA和联氨作为稳定剂和还原剂。
本发明的有益效果为：本发明具有实时采集正负电位信息、实时监测电池内部温度和监测负极材料锂离子嵌入嵌出情况的功能
附图说明
图1为本实施例中锂离子电池隔膜的结构示意图；
图2为本实施例中锂离子电池隔膜与参比极耳的连接示意图。
上述附图中：1、功能层；2、检测层；3、基材层。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
一种具有电位传感功能的锂离子电池隔膜，如图1所示，锂离子电池隔膜为多层结构，本实施例中设置为三层结构，包括基材层3、检测层2和功能层1。检测层2涂覆在基材层3上，功能层1涂覆在检测层2上。此处的检测层2为Cu纳米线材料层，由Cu纳米线分散浆料涂覆制成，且检测层2的涂覆层数为1层；基材层3为聚烯烃PP基材；功能层1为陶瓷绝缘层。且此处的铜纳米线材料的长度为25μm，直径为50nm。
Cu纳米线分散浆料的制备工艺路线为：采用水作为溶剂，Cu(ON3)2作为铜源，EDA和联氨作为稳定剂和还原剂，制成铜纳米线材料。然后将铜纳米线材料经过离心分离，水洗纯化后，可再分散到水中，制成Cu纳米线分散液。在Cu纳米线分散液中加入聚丙烯酸作为粘结剂，加入PEG作为流平剂制成Cu纳米线分散浆料。
如图2所示，锂离子电池隔膜与参比极耳连接时，参比极耳使用铜胶带制成，与Cu纳米检测层直接相连，同时为保证极耳与Cu纳米层的连接处保持良好抗拉强度，极耳应同时连接功能层1、检测层2和基材层3,且接触点用PI胶带绝缘。使用时，通过测量Cu纳米线材料层的温度来实时监测电池内部温度，通过测量负极集流体(一般为铜箔)和Cu纳米线材料层之间的电压差，来检测锂正负电位信息和离子嵌入嵌出情况，当有枝晶产生的时候，随枝晶的生长，电压差逐渐降低，当枝晶生长到于铜纳米线接触时，电压差降为0。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种具有电位传感功能的锂离子电池隔膜，其特征在于：所述锂离子电池隔膜为多层结构，包括基材层、检测层和功能层，所述检测层涂覆在基材层上，所述功能层涂覆在检测层上；所述检测层为Cu纳米线材料层。
2.如权利要求1所述的一种具有电位传感功能的锂离子电池隔膜，其特征在于：所述功能层包括陶瓷绝缘层、伯姆石涂层、PVdF涂层中的一项或多项混合涂层。
3.如权利要求1所述的一种具有电位传感功能的锂离子电池隔膜，其特征在于：所述基材层为PP材料层或者PE材料层。
4.如权利要求1所述的一种具有电位传感功能的锂离子电池隔膜，其特征在于：所述Cu纳米线材料的长度为30-40μm，直径为40-60nm。
5.如权利要求1所述的一种具有电位传感功能的锂离子电池隔膜，其特征在于：所述Cu纳米线材料层由Cu纳米线分散浆料涂覆制成；所述Cu纳米线分散浆料制备时，以Cu纳米线作为原料，水作为分散剂，聚丙烯酸作为粘结剂，PEG作为流平剂。
6.如权利要求5所述的一种具有电位传感功能的锂离子电池隔膜，其特征在于：所述Cu纳米线进行合成时，以水作为溶剂，Cu(ON3)2作为铜源，EDA和联氨作为稳定剂和还原剂。
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