本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池隔膜及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

鋰離子電池因其高電壓、高比能量、長(zhǎng)壽命、無(wú)記憶效應(yīng)、自放電小等特性而得到廣泛應(yīng)用，然而便攜式電子設(shè)備對(duì)鋰離子電池的能量密度和充電速度的要求越來(lái)越高。

其中，負(fù)極材料對(duì)鋰離子電池的能量密度影響非常大。目前已商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極材料一般為石墨、硅合金、錫合金等，但其理論能量密度都比金屬鋰低。因而近年來(lái)，使用金屬鋰作為負(fù)極材料的鋰離子電池之研究和商業(yè)化正如火如荼的展開(kāi)。目前，在鋰離子電池應(yīng)用中，金屬鋰作為負(fù)極材料得不到推廣的主要問(wèn)題在于其安全性。

眾所周知，當(dāng)鋰離子電池充電時(shí)，正極活性材料失去電子，生成鋰離子，同時(shí)Li⁺從電解液穿過(guò)負(fù)極活性材料表面的固體電解質(zhì)膜(SEI膜)到達(dá)負(fù)極活性材料內(nèi)并與負(fù)極活性物質(zhì)發(fā)生還原反應(yīng)，即得到電子，生成鋰金屬或鋰化石墨等。實(shí)際上對(duì)于金屬鋰負(fù)極而言，充電過(guò)程就是鋰離子在負(fù)極側(cè)還原沉積的過(guò)程，由于微觀尺度上電流密度分布不均，在反復(fù)充放電過(guò)程中，負(fù)極側(cè)會(huì)造成鋰枝晶的生長(zhǎng)。當(dāng)鋰枝晶完全穿透隔膜與正極接觸時(shí)，輕則造成微短路，使電池自放電變大；重則引發(fā)電池?zé)崾Э?，進(jìn)而使電池發(fā)生起火、爆炸。

雖然目前多有以抑制鋰離子電池鋰枝晶生長(zhǎng)的相關(guān)研究和報(bào)道，但均未走出實(shí)驗(yàn)室，更沒(méi)有商業(yè)化產(chǎn)品問(wèn)世。如專利申請(qǐng)?zhí)枮?01410165195.5的中國(guó)專利在隔膜上加入無(wú)機(jī)涂層；還有專利申請(qǐng)?zhí)枮?01310147483.3的中國(guó)專利利用陶瓷來(lái)增加隔膜的強(qiáng)度；該類隔膜對(duì)鋰枝晶的生長(zhǎng)有一定的減緩作用，但實(shí)際效果并不明顯。此外，公開(kāi)號(hào)為CN 105226226 A的中國(guó)專利通過(guò)在兩隔膜基體的中間設(shè)置金屬層，并提供了一種利用金屬層監(jiān)控電池短路的方法。該隔膜雖然能夠在一定程度上監(jiān)測(cè)電池內(nèi)部短路發(fā)生的情況；然而，其在隔膜中間設(shè)置的金屬層存有以下問(wèn)題：

1)隔膜本身必須要有微孔，以保證鋰離子能夠自由地往返于正負(fù)極之間；而金屬本身較致密，相當(dāng)于在隔膜中間加了阻隔層，大大增加了鋰離子在其穿梭的難度；

2)金屬的柔韌性差，難以滿足隔膜良好的柔韌性特征；而且將金屬?gòu)?fù)合在絕緣基體上難度較大，同時(shí)粘結(jié)強(qiáng)度低，很容易發(fā)生層間剝離問(wèn)題；

3)金屬層的厚度無(wú)法做得很薄，除非采用電鍍的方法，但是在絕緣的隔膜基體上進(jìn)行電鍍操作難度大；

4)因?yàn)榻饘俦旧碛须娀瘜W(xué)窗口，因此在隔膜中設(shè)置金屬層，相當(dāng)于在電池中引入了雜質(zhì)源，相當(dāng)危險(xiǎn)，可靠性和安全性低。

有鑒于此，確有必要對(duì)現(xiàn)有的隔膜作進(jìn)一步的改進(jìn)，從而提高鋰離子電池，尤其是使用金屬鋰作為負(fù)極的鋰離子電池的安全性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種鋰離子電池隔膜，以提高使用該隔膜的鋰離子電池的安全性能。

一種鋰離子電池隔膜，包括正極絕緣層、負(fù)極絕緣層、以及設(shè)置在所述正極絕緣層和所述負(fù)極絕緣層之間的多孔導(dǎo)電層，所述多孔導(dǎo)電層為石墨烯層、碳纖維層、碳納米管層和導(dǎo)電碳層中的至少一種。

其中，相對(duì)于金屬而言，首先，石墨烯、碳纖維、碳納米管和導(dǎo)電碳等碳材料本身具有豐富的微孔，完全能夠滿足傳輸鋰離子的要求；其次，碳材料具有更佳的柔韌性，滿足了隔膜對(duì)柔韌度的要求，使其更容易與絕緣基體復(fù)合形成三明治狀的隔膜結(jié)構(gòu)，而且不易出現(xiàn)層間剝離現(xiàn)象；再次，碳材料層可以做的很薄，其具體操作的難度系數(shù)比涂覆金屬更低，而且導(dǎo)電碳材料在正負(fù)極都有使用，所以其與電池內(nèi)部材料的相容性更佳，使其能夠穩(wěn)定存在，而不會(huì)引發(fā)副反應(yīng)影響電池的安全性能。

其中，所述多孔導(dǎo)電層可以通過(guò)浸蘸涂布、噴霧涂布、流延涂布或轉(zhuǎn)移涂布的方式涂覆于所述正/負(fù)極絕緣層的表面，然后將所述負(fù)/正極絕緣層熱壓于所述多孔導(dǎo)電層；即可得到本發(fā)明正極絕緣層-多孔導(dǎo)電層-負(fù)極絕緣層的三明治狀隔膜結(jié)構(gòu)。正極絕緣層和負(fù)極絕緣層可以隔絕電子，傳輸鋰離子；多孔導(dǎo)電層則可以監(jiān)測(cè)電池內(nèi)部參數(shù)。因?yàn)樵阡囍傻酱檀└裟さ呢?fù)極絕緣層至多孔導(dǎo)電層的過(guò)程中，多孔導(dǎo)電層與負(fù)極存在化學(xué)電勢(shì)的變化，故利用這個(gè)電勢(shì)的明顯變化來(lái)監(jiān)測(cè)短路發(fā)生的情況，避免因短路造成更嚴(yán)重的后果。

作為本發(fā)明鋰離子電池隔膜的一種改進(jìn)，所述正極絕緣層和所述負(fù)極絕緣層均為多孔聚烯烴膜、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜、聚偏二氟乙烯膜、聚酰胺膜、聚酰亞胺膜和陶瓷膜層中的至少一種。其中，正、負(fù)極絕緣層均起到隔絕電子，傳輸離子的作用。

作為本發(fā)明鋰離子電池隔膜的一種改進(jìn)，所述多孔導(dǎo)電層的厚度為0.001～5μm。若多孔導(dǎo)電層太??；會(huì)使隔膜的機(jī)械性能下降，同時(shí)起不到作為導(dǎo)電層監(jiān)測(cè)電池內(nèi)部參數(shù)的功能；若多孔導(dǎo)電層太厚，會(huì)影響電池的能量密度。

作為本發(fā)明鋰離子電池隔膜的一種改進(jìn)，所述多孔導(dǎo)電層的厚度為0.1～3μm，優(yōu)選為1～3μm。

作為本發(fā)明鋰離子電池隔膜的一種改進(jìn)，所述正極絕緣層和所述負(fù)極絕緣層的厚度均為1～25μm。正極絕緣層和負(fù)極絕緣層的厚度可以根據(jù)鋰離子電池的類型進(jìn)行選取，為提高鋰離子電池的能量密度，其厚度不宜過(guò)厚。

作為本發(fā)明鋰離子電池隔膜的一種改進(jìn)，所述多孔導(dǎo)電層的孔隙率為10～85％，優(yōu)選為30～60％。若多孔導(dǎo)電層的孔隙率過(guò)低，會(huì)影響鋰離子的傳輸；若孔隙率過(guò)高，則會(huì)影響隔膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時(shí)會(huì)使導(dǎo)電層的導(dǎo)電能力下降。

本發(fā)明的目的之二在于：提供一種鋰離子電池，包括正極、負(fù)極、設(shè)置在正極和負(fù)極之間的隔離膜、以及電解液，所述隔離膜為上述任一段所述的鋰離子電池隔膜，且所述隔離膜的多孔導(dǎo)電層與導(dǎo)電引線電性連接形成隔膜極。其中導(dǎo)電引線的材質(zhì)可以是金屬材質(zhì)，可以是合金材質(zhì)，也可以是其它具有良好導(dǎo)電性能的材料。

本發(fā)明通過(guò)在隔膜結(jié)構(gòu)中設(shè)置多孔導(dǎo)電層的方法引入了除傳統(tǒng)電池正極、負(fù)極之外的隔膜極。從而可以在隔膜極和負(fù)極間建立電壓、電阻、電流、電容等參數(shù)中的一種或綜合偵測(cè)；在電池進(jìn)行充電時(shí)，通過(guò)偵測(cè)上述參數(shù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鋰枝晶已經(jīng)生長(zhǎng)接觸到隔膜的多孔導(dǎo)電層后報(bào)警，提示使用者采取停止繼續(xù)使用等措施，以防止鋰枝晶進(jìn)一步生長(zhǎng)到正極帶來(lái)安全問(wèn)題。此外，也可以在隔膜極和負(fù)極間施加正向電壓(即隔膜極接高電勢(shì)，負(fù)極接低電勢(shì))來(lái)防止負(fù)極鋰金屬對(duì)隔膜的多孔導(dǎo)電層的放電，從而抑制鋰枝晶向隔膜方向的生長(zhǎng)，以提升鋰離子電池的安全性能和使用壽命。

優(yōu)選的，所述負(fù)極采用的負(fù)極材料為金屬鋰。相比于石墨、硅合金，錫合金等負(fù)極材料，金屬鋰具有更高的理論能量密度，因而能夠大大提升鋰離子電池的能量密度和倍率性能。

本發(fā)明的目的之三在于：提供一種應(yīng)用上述的鋰離子電池監(jiān)測(cè)電池短路的方法，其包括以下步驟：

步驟一、先通過(guò)電壓監(jiān)測(cè)儀測(cè)量隔膜極與負(fù)極的電勢(shì)差，測(cè)得的數(shù)值記為V_m；

步驟二、當(dāng)Vm趨近為零時(shí)，判定鋰枝晶已刺穿隔膜的負(fù)極絕緣層并接觸到多孔導(dǎo)電層，電池將要發(fā)生短路。

因?yàn)樵阡囍傻酱檀└裟さ呢?fù)極絕緣層至多孔導(dǎo)電層的過(guò)程中，多孔導(dǎo)電層與負(fù)極存在化學(xué)電勢(shì)的變化，故利用這個(gè)電勢(shì)的明顯變化來(lái)監(jiān)測(cè)短路發(fā)生的情況，這樣可以在短路發(fā)生之前及時(shí)拆除電芯或是對(duì)其進(jìn)行安全處理，從而有效避免安全事故的發(fā)生。

本發(fā)明的目的之四在于：提供一種應(yīng)用上述的鋰離子電池鈍化負(fù)極的方法，其包括以下步驟：

步驟一、設(shè)定正極和負(fù)極間的充電電壓為V₁、充電電流為I₁，其中V₁＞0，I₁＞0；

步驟二、在電池充電期間，在隔膜極和負(fù)極之間施加正向鈍化電壓V₂和正向鈍化電流I₂，其中V₂＞V₁，I₂＜I₁；在非電池充電期間，在隔膜極和負(fù)極之間施加正向鈍化電壓V₃和正向鈍化電流I₃，其中V₃＞0，I₃＞0。

通過(guò)在隔膜極和負(fù)極之間持續(xù)地通入正向鈍化電流，這樣可以使鋰離子在低電流密度下在負(fù)極均勻沉積，避免鋰枝晶的生成。

優(yōu)選的，步驟二中所述I₂≤0.05C，所述I₃≤0.05C；其中，電流越小鈍化效果越充分。

本發(fā)明的目的之五在于：提供一種應(yīng)用上述的鋰離子電池對(duì)電池補(bǔ)鋰的方法，其包括以下步驟：先在正極和負(fù)極之間施加逆向電壓V₄，其中V₄＜0；同時(shí)在隔膜極和負(fù)極之間施加正向電壓V₅，其中V₅＞0。在正負(fù)極間加逆向電壓V₄的目的是，這樣負(fù)極金屬鋰可以給正極或電解液補(bǔ)充鋰離子；而在隔膜極和負(fù)極之間加正向電壓V₅的目的是，避免鋰離子在隔膜上沉積。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明一種鋰離子電池隔膜，包括正極絕緣層、負(fù)極絕緣層、以及設(shè)置在所述正極絕緣層和所述負(fù)極絕緣層之間的多孔導(dǎo)電層，所述多孔導(dǎo)電層為石墨烯層、碳纖維層、碳納米管層和導(dǎo)電碳層中的至少一種。本發(fā)明通過(guò)在隔膜的兩個(gè)絕緣層之間設(shè)置多孔導(dǎo)電層，一方面，相比于金屬材料，本發(fā)明多孔導(dǎo)電層使用的碳材料柔韌度高，可以增加隔膜的柔韌度和穩(wěn)定性能；而且碳材料本身具有豐富的微孔，不會(huì)阻礙鋰離子的傳輸，同時(shí)由于導(dǎo)電碳材料在正負(fù)極都有使用，所以其與電池內(nèi)部體系的相容性更佳，使其能夠穩(wěn)定存在而不影響電池的安全性能；另一方面，設(shè)置的多孔導(dǎo)電層具有傳統(tǒng)隔膜不具有的監(jiān)測(cè)電池內(nèi)部參數(shù)的功能，這種功能可以盡量避免鋰離子電池短路造成的安全事故問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明鋰離子電池隔膜的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明鋰離子電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明鋰離子電池應(yīng)用過(guò)程中的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-正極絕緣層；2-負(fù)極絕緣層；3-多孔導(dǎo)電層；4-鋰離子電池；5-正極；6-負(fù)極；7-隔膜極。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明及其有益技術(shù)效果進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明的具體實(shí)施方式并不限于此。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種鋰離子電池隔膜，包括正極絕緣層1、負(fù)極絕緣層2、以及設(shè)置在正極絕緣層1和負(fù)極絕緣層2之間的多孔導(dǎo)電層3，其中，多孔導(dǎo)電層3為石墨烯層，而正極絕緣層1和負(fù)極絕緣層2均為聚丙烯薄膜；具體的制作方法為，石墨烯層可以通過(guò)浸蘸涂布、噴霧涂布、流延涂布或轉(zhuǎn)移涂布的方式涂覆于一聚丙烯薄膜的表面，然后將另一聚丙烯薄膜熱壓于石墨烯層上；即得到正極絕緣層1-多孔導(dǎo)電層3-負(fù)極絕緣層2的三明治狀的隔膜。其中，所得隔膜的正極絕緣層1和負(fù)極絕緣層2的厚度均為8μm；多孔導(dǎo)電層3的厚度為0.5μm，多孔導(dǎo)電層3的孔隙率為30％。

實(shí)施例2

一種鋰離子電池隔膜，包括正極絕緣層1、負(fù)極絕緣層2、以及設(shè)置在正極絕緣層1和負(fù)極絕緣層2之間的多孔導(dǎo)電層3，其中，多孔導(dǎo)電層3為碳纖維層，而正極絕緣層1為聚丙烯薄膜，負(fù)極絕緣層2為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜；具體的制作方法為，碳纖維層可以通過(guò)浸蘸涂布、噴霧涂布、流延涂布或轉(zhuǎn)移涂布的方式涂覆于聚丙烯薄膜的表面，然后將聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜熱壓于碳纖維層上；即得到正極絕緣層1-多孔導(dǎo)電層3-負(fù)極絕緣層2的三明治狀的隔膜。其中，所得隔膜的正極絕緣層1和負(fù)極絕緣層2的厚度均為15μm；多孔導(dǎo)電層3的厚度為2μm，多孔導(dǎo)電層3的孔隙率為50％。

實(shí)施例3

一種鋰離子電池隔膜，包括正極絕緣層1、負(fù)極絕緣層2、以及設(shè)置在正極絕緣層1和負(fù)極絕緣層2之間的多孔導(dǎo)電層3，其中，多孔導(dǎo)電層3為碳納米管層，而正極絕緣層1為聚酰亞胺膜，負(fù)極絕緣層2為聚乙烯薄膜；具體的制作方法為，碳納米管層可以通過(guò)浸蘸涂布、噴霧涂布、流延涂布或轉(zhuǎn)移涂布的方式涂覆于聚酰亞胺膜的表面，然后將聚乙烯薄膜熱壓于碳納米管層上；即得到正極絕緣層1-多孔導(dǎo)電層3-負(fù)極絕緣層2的三明治狀的隔膜。其中，所得隔膜的正極絕緣層1的厚度為8μm，負(fù)極絕緣層2的厚度為10；多孔導(dǎo)電層3的厚度為3μm，多孔導(dǎo)電層3的孔隙率為40％。

實(shí)施例4

一種鋰離子電池隔膜，包括正極絕緣層1、負(fù)極絕緣層2、以及設(shè)置在正極絕緣層1和負(fù)極絕緣層2之間的多孔導(dǎo)電層3，其中，多孔導(dǎo)電層3為導(dǎo)電碳層，而正極絕緣層1為聚酰胺膜，負(fù)極絕緣層2為聚偏二氟乙烯膜；具體的制作方法為，導(dǎo)電碳層可以通過(guò)浸蘸涂布、噴霧涂布、流延涂布或轉(zhuǎn)移涂布的方式涂覆于聚酰胺膜的表面，然后將聚偏二氟乙烯膜熱壓于導(dǎo)電碳層上；即得到正極絕緣層1-多孔導(dǎo)電層3-負(fù)極絕緣層2的三明治狀的隔膜。其中，所得隔膜的正極絕緣層1的厚度為10μm，負(fù)極絕緣層2的厚度為15；多孔導(dǎo)電層3的厚度為4μm，多孔導(dǎo)電層3的孔隙率為60％。

實(shí)施例5

與實(shí)施例1不同的是，所得隔膜的正極絕緣層1和負(fù)極絕緣層2的厚度均為25μm；多孔導(dǎo)電層3的厚度為5μm，多孔導(dǎo)電層3的孔隙率為85％。

其它同實(shí)施例1，這里不再贅述。

實(shí)施例6

與實(shí)施例2不同的是，所得隔膜的正極絕緣層1和負(fù)極絕緣層2的厚度均為1μm；多孔導(dǎo)電層3的厚度為0.001μm，多孔導(dǎo)電層3的孔隙率為10％。

其它同實(shí)施例2，這里不再贅述。

實(shí)施例7

與實(shí)施例3不同的是，負(fù)極絕緣層2為陶瓷膜層，且所得隔膜的正極絕緣層1的厚度為6μm，負(fù)極絕緣層2的厚度為12μm；多孔導(dǎo)電層3的厚度為0.01μm，多孔導(dǎo)電層3的孔隙率為20％。

其它同實(shí)施例3，這里不再贅述。

實(shí)施例8

與實(shí)施例3不同的是，所得隔膜的正極絕緣層1的厚度為4μm，負(fù)極絕緣層2的厚度為6μm；多孔導(dǎo)電層3的厚度為0.08μm，多孔導(dǎo)電層3的孔隙率為35％。

其它同實(shí)施例3，這里不再贅述。

實(shí)施例9

與實(shí)施例4不同的是，正極絕緣層1為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜，所得隔膜的正極絕緣層1的厚度為7μm，負(fù)極絕緣層2的厚度為9μm；多孔導(dǎo)電層3的厚度為1.5μm，多孔導(dǎo)電層3的孔隙率為45％。

其它同實(shí)施例4，這里不再贅述。

實(shí)施例10

與實(shí)施例4不同的是，所得隔膜的正極絕緣層1的厚度為6μm，負(fù)極絕緣層2的厚度為7μm；多孔導(dǎo)電層3的厚度為0.3μm，多孔導(dǎo)電層3的孔隙率為55％。

其它同實(shí)施例4，這里不再贅述。

實(shí)施例11

如圖2～3所示，一種鋰離子電池，包括正極5、負(fù)極6、隔離膜和電解液，其中正極5采用常規(guī)的制作工藝進(jìn)行制作，負(fù)極6采用金屬鋰負(fù)極，隔離膜采用實(shí)施例1中制得的鋰離子電池隔膜，且隔離膜的多孔導(dǎo)電層3與導(dǎo)電引線電性連接形成隔膜極7；然后將正極5、隔離膜和負(fù)極6通過(guò)卷繞或?qū)盈B的方式組裝成裸電芯，之后經(jīng)過(guò)封裝、注液(鋰鹽濃度為1mol/L)、靜置、化成、夾具烘烤、抽氣成型和分容等工序，制備得到鋰離子電池4。

一種用該鋰離子電池監(jiān)測(cè)電池內(nèi)短路的方法，其包括以下步驟：

第一步、先通過(guò)電壓監(jiān)測(cè)儀測(cè)量隔膜極7與負(fù)極6的電勢(shì)差，測(cè)得的數(shù)值記為V_m；

第二步、當(dāng)Vm趨近為零時(shí)，判定鋰枝晶已刺穿隔膜的負(fù)極絕緣層2并接觸到多孔導(dǎo)電層3，電池將要發(fā)生短路。

該方法的監(jiān)測(cè)原理為：在鋰枝晶生成到刺穿隔膜的負(fù)極絕緣層2至多孔導(dǎo)電層3的過(guò)程中，多孔導(dǎo)電層3與負(fù)極6存在化學(xué)電勢(shì)的變化，故利用這個(gè)電勢(shì)的明顯變化來(lái)監(jiān)測(cè)短路發(fā)生的情況，這樣可以在短路發(fā)生之前及時(shí)拆除電芯或是對(duì)其進(jìn)行安全處理，從而有效避免安全事故的發(fā)生。

一種應(yīng)用該鋰離子電池鈍化負(fù)極的方法，其包括以下步驟：

第一步、設(shè)定正極5和負(fù)極6間的充電電壓為V₁、充電電流為I₁，其中V₁＞0，I₁＞0；

第二步、在電池充電期間，在隔膜極7和負(fù)極6之間施加正向鈍化電壓V₂和正向鈍化電流I₂，其中V₂＞V₁，I₂＜I₁；在非電池充電期間，在隔膜極7和負(fù)極6之間施加正向鈍化電壓V₃和正向鈍化電流I₃，其中V₃＞0，I₃＞0。通過(guò)在隔膜極7和負(fù)極6之間持續(xù)地通入正向鈍化電流，這樣可以使鋰離子在低電流密度下在負(fù)極6均勻沉積，避免鋰枝晶的生成。

一種應(yīng)用該鋰離子電池對(duì)電池補(bǔ)鋰的方法，其包括以下步驟：

首先，在正極5和負(fù)極6之間施加逆向電壓V₄，其中V₄＜0；同時(shí)，在隔膜極7和負(fù)極6之間施加正向電壓V₅，其中V₅＞0。在正極5和負(fù)極6間加逆向電壓V₄的目的是，這樣負(fù)極6金屬鋰可以給正極5或電解液補(bǔ)充鋰離子；而在隔膜極7和負(fù)極6之間加正向電壓V₅的目的是，避免鋰離子在隔膜上沉積。

此外，本發(fā)明實(shí)施例12～20與實(shí)施例11不同的是，隔離膜分別采用實(shí)施例2～10中制得的鋰離子電池隔膜，其它同實(shí)施例11，這里不再贅述。同時(shí)將實(shí)施例11～20所制得的鋰離子電池4依次編號(hào)為S1-S10。

對(duì)比例1

一種鋰離子電池，包括正極5、負(fù)極6、隔離膜和電解液，其中正極5采用常規(guī)的制作工藝進(jìn)行制作，負(fù)極6采用金屬鋰負(fù)極，隔離膜采用厚度為16.5μm的聚丙烯薄膜；然后將正極5、隔離膜和負(fù)極6通過(guò)卷繞或?qū)盈B的方式組裝成裸電芯，之后經(jīng)過(guò)封裝、注液(鋰鹽濃度為1mol/L)、靜置、化成、夾具烘烤、抽氣成型和分容等工序，制備得到鋰離子電池；并將該電池編號(hào)為D1。

對(duì)比例2

與對(duì)比例1不同的是，隔離膜的制備：取一厚度為8μm的聚丙烯薄膜作為正極絕緣層1，用真空蒸鍍法把銅鍍于聚丙烯薄膜的表面，其厚度為0.5μm，然后取另一厚度為8μm的聚丙烯薄膜作為隔膜的負(fù)極絕緣層2熱壓于銅金屬層上，制得鋰離子電池隔離膜。

其它同對(duì)比例1，這里不再贅述；并將該電池編號(hào)為D2。

分別對(duì)S1～S10和D1～D2的鋰離子電池進(jìn)行自放電率測(cè)試、循環(huán)性能測(cè)試和高溫存儲(chǔ)性能測(cè)試，具體的測(cè)試方法如下：

自放電率測(cè)試：將鋰離子電池在25℃下滿充電后，先在45℃的環(huán)境下靜置2天，并在25℃下測(cè)試電池的開(kāi)路電壓OCV₁；然后繼續(xù)將電池放置在45℃的環(huán)境下靜置3天，并在25℃下測(cè)試電池的開(kāi)路電壓OCV₂；計(jì)算自放電率的方法為：自放電率K＝(OCV₁-OCV₂)/相對(duì)靜置時(shí)間，單位記為mV/h。通常情況下K值越大，表明電池自放電越高。因此，電池在循環(huán)過(guò)程中，負(fù)極生成的鋰枝晶越多，電池表現(xiàn)出的K值就越大；尤其是當(dāng)鋰枝晶刺穿隔膜后，K值會(huì)呈數(shù)量級(jí)的增大。

循環(huán)性能測(cè)試：將鋰離子電池在25℃下采用0.5C的倍率充電，0.5C的倍率放電，依次進(jìn)行400個(gè)循環(huán)，在室溫下測(cè)試0.5C下電池的容量，并與循環(huán)前電池室溫容量進(jìn)行比較，計(jì)算循環(huán)后容量保持率，容量保持率的計(jì)算公式如下：容量保持率＝(0.5C下電池的容量/循環(huán)前電池室溫容量)×100％。

高溫存儲(chǔ)性能測(cè)試：將鋰離子電池在4.2V下進(jìn)行60℃存儲(chǔ)，存儲(chǔ)時(shí)間為30天，記錄存儲(chǔ)前后電池的厚度，并計(jì)算電池的厚度膨脹率，其計(jì)算公式如下：厚度膨脹率＝[(存儲(chǔ)后電池厚度-存儲(chǔ)前電池厚度)/存儲(chǔ)前電池厚度]×100％。

上述測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1：S1～S10和D1～D2的電池自放電性能、循環(huán)性能和高溫存儲(chǔ)性能測(cè)試結(jié)果

由表1的測(cè)試結(jié)果可知，相比于D1，采用本發(fā)明的隔膜的鋰離子電池的循環(huán)性能和厚度膨脹率相類似，但循環(huán)之后的自放電率明顯優(yōu)于D1；由此可知，相比于傳統(tǒng)的聚烯烴隔膜，本發(fā)明能夠有效地抑制負(fù)極特別是鋰金屬負(fù)極上鋰枝晶的產(chǎn)生，從而提升電池的安全性能和延長(zhǎng)電池的使用壽命。相比于D2，本發(fā)明鋰離子電池的循環(huán)性能、高溫存儲(chǔ)性能和自放電性能則明顯優(yōu)于D2，其原因是，第一，采用致密金屬層的隔離膜大大阻礙了鋰離子的傳輸，從而使得電池的循環(huán)性能下降；第二，設(shè)置在兩絕緣基體之間的金屬層粘結(jié)強(qiáng)度較低，極易與兩側(cè)的絕緣基體發(fā)生層間剝離，從而導(dǎo)致電池的厚度膨脹率大大增加；第三，因金屬層的韌性和電化學(xué)穩(wěn)定窗口均劣于本發(fā)明的碳材料多孔導(dǎo)電層，同時(shí)因存在金屬層對(duì)兩側(cè)絕緣層的穿透力作用，所以導(dǎo)致電池自放電率特別是循環(huán)前的自放電率較大。

根據(jù)上述說(shuō)明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷?。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說(shuō)明書中使用了一些特定的術(shù)語(yǔ)，但這些術(shù)語(yǔ)只是為了方便說(shuō)明，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。