动力锂电池-产业专题

电化学储能产业专利导航 | 隔膜涂层组合物、核壳结构负极材料、粘合剂、圆柱形电池壳体

时间:2024-03-29 作者: 来源:深圳电池协会

专利情报第18期

01 隔膜涂层组合物-宁德时代

02 核壳结构负极材料-宁德时代

03 粘合剂-SK

04 圆柱形电池壳体-三星

01、宁德时代-CN116333554A-用于隔离膜的涂层组合物、复合隔离膜、电池单体、电池和用电设备

申请日：2023-05-29

公开(公告)日：2023-06-27

技术问题：电池单体具有工作性能可靠，以及无污染、无记忆效应等优点，因而被广泛应用。例如，随着环境保护问题日益受到重视，新能源汽车日益普及，动力型电池单体的需求将呈现爆发式增长。随着电池应用范围越来越广泛，对电池安全性的要求越来越高。但是，电池单体中隔离膜的耐热性较差，导致安全性变差，需要对隔离膜的耐热性进行改善。

技术手段：一种用于隔离膜的涂层组合物，包括：多孔酚醛树脂微球和粘结剂，其中，所述粘结剂和所述多孔酚醛树脂微球的质量比为1:1至1:20。

原理：通过使用该涂层组合物可在基膜表面制备涂层以得到复合隔离膜，该涂层中主要以多孔酚醛树脂微球作为骨架，其具有良好的耐热性能，能够有效降低基膜的热收缩率，从而用于电池中可以防止电池在高温条件下隔离膜收缩导致的正负极接触引起的短路，提高电池单体的安全性。另外，其特殊的多孔结构，相较于一般涂层，对基膜的透气性无显著影响，由此得到的复合隔离膜具有良好的离子电导率，从而使电池单体在具有良好安全性的同时，具有较高的容量保持率。

实施例1：（1）复合隔离膜的制备：采用市售的厚度为7µm、平均孔径为80nm的PE聚合物微孔薄膜（来自卓高电子科技公司）作为基材。将聚丙烯酸粘结剂和多孔酚醛树脂微球按照质量比为1:10，共计150g，加入850g去离子水，搅拌混合均匀，得到浆料。将浆料涂布在基材上，经过烘箱进行干燥，粘结剂和多孔酚醛树脂微球在基材上的涂布密度为2g/m2，然后收卷，最后得到复合隔离膜。

（2）正极极片的制备：将聚偏二氟乙烯（PVDF）、磷酸铁锂（LFP）、导电剂碳黑、N-甲基吡咯烷酮（NMP）按质量比为1.2:58.38:0.42:40，充分搅拌混合均匀后制备成正极浆料。将该正极浆料以200g/m2的负载量均匀涂覆在正极集流体铝箔上，之后经过烘干、冷压、分切，得到正极极片。

（3）负极极片的制备：将人造石墨、导电剂乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶(SBR）、增稠剂羧甲基纤维素钠（CMC-Na）按照质量比为96.2:1.0:1.6:1.2，加入去离子水中，充分搅拌混合均匀后制备成负极浆料（固含量为63%）。将该负极浆料以98g/m2的负载量涂覆在负极集流体铜箔上，之后经过烘干、冷压、分切，得到负极极片。（4）电解液的制备：在25℃，将碳酸亚乙酯（EC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸二乙酯（DEC）按体积比1:1:1混合得到混合溶剂，然后将LiPF6溶解在上述混合溶剂中，得到电解液，其中LiPF6的浓度为1mol/L。（5）二次电池的制备：将上述正极极片、复合隔离膜、负极极片按顺序堆叠并卷绕、冷压成型（在此期间隔膜与极片粘结），得到电芯；将电芯放入外包装中，加入上述制备的电解液，经封装、静置、化成、老化等工序后，得到二次电池。

技术效果：本申请通过提供一种涂层组合物，该涂层组合物可在基膜表面制备涂层以得到复合隔离膜，该复合隔离膜具有良好的耐热性和透气性，由此可得到具有良好安全性和较高容量保持率的电池单体。

02、宁德时代-CN116364877A-负极活性材料及二次电池

申请日：2019-07-29

公开(公告)日：2023-06-30

技术问题：锡基材料及硅基材料的克容量均高于碳材料，因而受到重视。尤其是硅基材料具有很高的理论克容量，为石墨的数倍。但是锡基材料及硅基材料的主要问题是存在严重的体积效应，充电过程中会产生巨大的体积膨胀，由此在充放电过程中，负极活性材料极易发生破碎粉化，表面难以形成稳定的SEI膜，从而导致电池的容量衰减太快，循环性能很差。

技术手段：一种负极活性材料，所述负极活性材料包括核结构以及包覆于所述核结构至少一部分外表面的聚合物改性包覆层，所述核结构包括硅基材料及锡基材料中的一种或几种；所述负极活性材料在红外光谱分析中，在波数1450cm-1～1690cm-1位置处具有红外吸收峰，且所述红外吸收峰的透过率T满足80％≤T≤99％，可选地，85％≤T≤98.5％。

实施例1：负极活性材料的制备：将氧化亚硅(SiO)的块体进行粉碎处理，得到具有一定粒径分布的核结构。

将1g聚丙烯腈(PAN)分散到1000mL二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，搅拌至聚丙烯腈完全溶解，得到溶液。向溶液中加入100g核结构，搅拌至混合均匀，得到混合浆料。

将混合浆料转移到喷雾干燥机中，通入氩气，在190℃下进行喷雾干燥，得到固体粉料。

将固体粉料在氩气气氛中进行热处理，热处理的温度为450℃，热处理的时间为4h，冷却后即得到所述负极活性材料。扣式电池的制备：将上述制备的负极活性材料与人造石墨按质量比3:7混合得到的混合负极材料与导电炭黑(Super P)、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)及粘结剂丁苯橡胶(SBR)按质量比88:3:3:6进行混合，加入溶剂去离子水，在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，获得浆料；将浆料均匀涂覆在负极集流体铜箔上，之后转移到真空干燥箱中完全干燥；然后进行辊压、冲裁，得到具有一定面积的小圆片状电极极片。该电极极片可用作二次电池中的负极极片。以金属锂片作为对电极，采用Celgard 2400隔离膜，并注入电解液，组装得到扣式电池。电解液是将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)按照体积比为1:1:1混合均匀得到有机溶剂，然后将LiPF6溶解在上述有机溶剂中，并加入添加剂氟代碳酸乙烯酯(FEC)，其中LiPF6的浓度为1mol/L，FEC在电解液中的质量占比为6％。

技术效果：本申请提供的负极活性材料，在包含硅基材料和/或锡基材料的核结构至少一部分外表面包覆有聚合物改性包覆层，且包覆层后的负极活性材料满足特定的条件，更能适应硅基材料、锡基材料在电池充放电过程中的膨胀和收缩，保证在负极活性材料表面形成更稳定的SEI膜，从而避免SEI膜不断破碎以及修复而消耗大量的活性离子；另外还能保证在电池充放电过程中SEI膜能始终隔绝负极活性材料与电解液的直接接触，减少负极活性材料表面副反应的发生并减少电解液侵蚀对负极活性材料表面结构的破坏，从而使得二次电池的首次库伦效率及循环性能均得到大幅度提高。

03、SK-CN116314781A-二次电池用粘合剂、包含该粘合剂的二次电池用负极及包括该负极的锂二次电池

申请日：2022-11-30

公开(公告)日：2023-06-23

技术问题：需要开发锂二次电池的隔板即使其包括具有纳米尺度的平均颗粒直径的无机颗粒也示出改善的无机颗粒的可分散性并且可防止无机颗粒的分离。

技术手段：需要开发一种新型负极活性物质用粘合剂，所述粘合剂抑制随着进行充放电而发生的电极的体积变化，并保持充分的粘合力以防止活性物质的剥离或脱落引起的电池性能的降低，而且不会发生劣化。

技术手段：一种二次电池用粘合剂，其包含含有以下化学式1的重复单元(a)、化学式2的重复单元(b)、化学式3的重复单元(c)、化学式4的重复单元(d)和化学式5的重复单元(e)的共聚物。[化学式1

；[化学式3]

；[化学式5

技术效果：本发明的实施例可以提供能够防止在制造工艺期间或在使用期间组件变形的圆柱形二次电池。安全排气孔与下盖之间的互连面积是安全排气孔的底部的面积的近似40％至近似100％，以防止在制造工艺期间或在使用期间诸如盖组件的组件的变形，从而提供其中密封性能不劣化并且其整体高度不改变的二次电池。