[发明专利]一种锂离子电池膜片的造孔方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池膜片的造孔方法。

背景技术

锂离子电池大规模商用化以来，凭借其高能量密度、高功率密度的优点，在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。然而，随着消费类电子产品设计的不断更新以及应用需求范围的不断变宽，其对电池性能(如快速的充放电性能、良好的低温性能)的要求也不断提高。

如业界人士所知，电池性能的提高取决于电池体系两个通道的快速导通：离子通道和电子通道。对于离子通道的快速导通，关键在于电极膜片内的多孔构造。多孔构造好，电解液就能充分快速地浸润膜片中的每一个颗粒；在充放电过程中，锂离子就能够通过这个电解液浸润网络在正负电极间快速导通，表现出良好的电性能。

对于电极膜片的多孔构造的调控，业界生产主要是通过控制压实密度大小来实现。但是这个方法只能实现膜片中孔密度的整体变大或变小，而且降低压实密度会导致电芯能量密度降低。膜片冷压还会导致表层孔分布少、底层孔分布多，这是一个不利于电解液和离子快速导通的多孔构造，因为表层电解液扩散和离子扩散的流量最大，越往里层流量越小。所以一般希望得到是表层孔分布多、越往底层孔分布越少的结构，这样的孔构造能够保证电解液的快速充分浸润以及离子的快速导通；而且这样的孔构造占用的空间最少，能提供最多的空间给活性物质来提高电芯能量密度。

基于专利和文献调研，其它一些可以调节电极膜片的孔构造的方法主要有浆料中添加造孔剂造孔法和膜片打孔法这两种。前者因为要将造孔剂加入浆料这个非常敏感的亚稳体系，对浆料配方选择以及制浆过程都会造成一定的影响；而且如果要制造表层孔多，里层孔少这一高效的多孔构造，此方法需要制备不同造孔剂浓度的浆料并且进行多层涂布才能实现，这是个工序很复杂的过程。膜片打孔法主要是通过机械/物理的方法在膜片中制造出特定的孔构造，此方法实施过程中将会对膜片中的活性物质造成机械/物理破坏，造成电芯能量密度的降低；而且此方法短时间内很难实现大规模的、高效的批量生产，此外，膜片打孔法还需要使用价格昂贵的精密仪器设备。

有鉴于此，确有必要提供一种能够制造出膜片内的孔分布可调、工序实施简单、对膜片活性物质友好无破坏、短时间内即可量产化的锂离子电池膜片的造孔方法。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种能够制造出膜片内的孔分布可调、工序实施简单、对膜片活性物质友好无破坏、短时间内即可量产化的锂离子电池膜片的造孔方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂离子电池膜片的造孔方法，包括以下步骤：

步骤一，选好所需的造孔剂和相应的溶剂，根据对造孔剂溶液浓度和粘度的要求按所需配比将造孔剂充分溶解在造孔剂溶液溶剂中，分散均匀，制备得到造孔剂溶液；

步骤二，将步骤一得到的造孔剂溶液均匀地涂在待冷压的膜片表面，造孔剂溶液通过膜片中已有的孔隙渗透到膜片内部，在低于造孔剂升华或分解的温度下对膜片进行烘烤，使造孔剂溶液溶剂挥发、造孔剂在膜片内部重结晶并占据一定的孔隙位置；

步骤三，对膜片进行冷压，然后在高于造孔剂升华或者分解的温度下烘烤，使在膜片内部重结晶的造孔剂升华或者分解，从而在膜片中留下孔隙，得到多孔膜片。

作为本发明锂离子电池膜片造孔方法的一种改进，所述造孔剂为苯甲酸、草酸和奈丸中的至少一种。这些物质具有常温稳定，但加热易升华或分解的特点。

作为本发明锂离子电池膜片造孔方法的一种改进，所述溶剂为氮甲基吡咯烷酮(NMP)、丙酮、乙醇或水中的至少一种。这些溶剂能充分溶解造孔剂。

作为本发明锂离子电池膜片造孔方法的一种改进，所述溶剂的粘度为1mPa·s～1000mPa·s。高粘度造孔剂溶液在膜片中的渗透阻力大，主要分布在膜片表层；低粘度的造孔剂溶液，在膜片中的渗透阻力小，很快全部渗透到膜片底层；适当粘度的造孔剂溶液，在膜片中的渗透阻力适当，能够均匀渗透到整个膜片中。

作为本发明锂离子电池膜片造孔方法的一种改进，所述溶剂的粘度为300mPa·s～1000mPa·s，以制备出膜片呈表层孔多，里层孔少的分布。

作为本发明锂离子电池膜片造孔方法的一种改进，所述造孔剂溶液的浓度为0.1mol/L～10mol/L。造孔剂溶液浓度设计需要同时考虑造孔剂溶液粘度和造孔体积的要求，在保证膜片厚度方向上孔分布梯度的前提下，达到对造孔体积的要求。