[发明专利]一种锂离子电池

说明书

技术领域：

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种具有良好硬度的锂离子电池。

背景技术：

随着现代电子信息技术的不断发展，锂离子电池以其能量密度高、循环寿命长等优点，成为现代电子信息产品不可缺少的化学电源。随着科学技术的发展，电子产品逐渐向体积小、重量轻等便携化趋势发展，因此这就要求锂离子电池所占用的空间也越来越少，而薄电池的开发无疑将是一个减少空间的有效途径，但相比于厚度较厚锂离子电池而言，薄电池硬度相对较软。电池的软硬度除了与电池的形状有关外，还与电池内电解液的量有关，电池内电解液量过多的话，电池也将会有发软的现象出现。

目前，已商业化的PP/PE/PP层(或PP、PE单层)隔离膜由于PP或PE材料属于非极性共聚物，分子之间的作用力较差，因此PP或PE材料所表现出来的粘接性也较差，在实际使用过程中，隔离膜与正负极极片之间无法形成比较均匀的界面，还会导致“电极/电解质相”界面上极化不均匀，即电极的全部内表面不能同等有效地发挥作用，电极表面附近液层溶剂中离子浓度不够大，由于热运动的干扰致使溶液中的剩余电荷不可能全部集中排列在分散层的最内侧，在这种情况下，溶液中剩余电荷的分布就具有一定的分散性。同时由于隔离膜材料本身与极片的粘接性差问题，将会导致隔离膜与极片形成一个孤立的分布态，极片与极片相互之间难以通过团聚力的形式结合成一个有机的整体。因此，PP/PE/PP层(或PP、PE单层)隔离膜对于改善电池的硬度方面存在一定的缺陷。而现有的技术专利中曾提出以PVDF作为凝胶聚合物电解质，例如2000年7月12日公开的专利：CN1259773A，提到以PVDF-HFP+PP/PE等作为凝胶聚合物电解质，虽然可以改善极片与极片之间的凝聚力，但无法实现与液体电解液一样高的电导率，即使在该凝胶聚合物电解质膜中灌注一定量的电解液，使其具有较高导电能力的电解质膜，但由于该凝胶聚合物电解质膜对电解液的吸收空间毕竟有限，无法满足电池长期循环性能。更重要的是，PVDF会与Li_xC₆发生反应，反应的焓变随x值和碳材料的比表面积增加而线形增加，Maleki等指出Li_xC₆与PVDF的反应在210℃开始，在287℃达到最大放热峰，放热量为317J/g。因此PVDF系列凝胶聚合物电解质的安全性应用受到一定限制。

鉴于此，有必要提供一种能既改善正负极极片之间的粘接性且安全性又较好的隔离膜。

发明内容：

本发明的目的在于：针对现有技术的不足而提供一种与极片界面均匀的极性隔离膜，采用该隔离膜的锂离子电池具有良好硬度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂离子电池，包括正极片、负极片、隔离膜及其电解液，所述的隔离膜为丙烯酸盐与丙烯腈的共聚物。

所述的隔离膜还可以与PP、PE中一种或几种进行复合，其中外层为丙烯酸盐与丙烯腈共聚物，里层为PP层，或者PE层，或者PP与PE组合层，可以确保本发明在120℃～170℃范围内发生闭孔，以提高电池的耐过充性能。

所述的丙烯酸盐为丙烯酸铵或丙烯酸锂。

隔离膜厚度d、孔径ps与孔隙率pr分别满足以下条件：5um≤d≤50um；0.03um≤ps≤0.1um；15％≤pr≤60％。

所述正极片、负极片与隔离膜卷饶或叠片形成的电芯需要在高温下施加一个外加压力，施加压力时间为1---8h，温度为70℃-120℃，压力大小为1.5MPa-4MPa。

相对于现有的技术，本发明具有以下有益效果，

第一，由于采用一种高极性基团-CN，因此，分子之间的极性较高，分子之间的作用力也较强，所表现出的粘接性也较高，故隔离膜与正负极极片之间的粘接力也越强，极片与极片之间形成一个具有较强凝聚力的整体，同时，正负极之间也会形成一个良好的界面。

第二，本发明中的隔离膜由于具有较高的熔点(286℃以上)，且不与正负极极片发生反应，因此在锂离子电池内的安全性相对较高。

第三，本发明中的隔离膜可以在120℃～170℃发生闭孔，阻断电流但又保持比较稳定的机械特性，相比PP层隔离膜在160℃发生融化导致短路的温度延迟120℃左右，进一步提高电池的安全性能。