一种锂电池的制作方法

1.本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂电池。


背景技术：

2.锂电池包括电芯和设置于电芯上的极耳，电芯包括隔膜、正极片和负极片，隔膜是锂电池的关键材料之一，其设置于电池的正、负极片之间，用于隔离正、负极片，防止电池短路。目前锂电池中使用的隔膜一般为具有孔洞结构的聚烯烃产品，如pe隔膜、pp隔膜、pp/pe/pp三层隔膜等。在基材隔膜的单侧表面或者两侧表面涂覆有无机粒子，如氧化铝，勃母石，氧化镁等，在此基础上再对隔膜进行双面的纯胶涂布或者胶和陶瓷粒子混合涂布，最后得到隔膜产品，其中的胶可以是单一pvdf或者多种pvdf混合，涂布的方式可以水系涂布或油系涂布。水系隔膜是将单一品种或者多种pvdf和分散剂、胶水在水中分散、研磨，形成悬浊液，过滤后进行涂布得到的成品，水系隔膜的涂布方式可以是微凹版辊转移涂布或者使用高速喷头涂布；油系隔膜是将单一品种或者多种pvdf按特定比例溶解在有机溶剂中(例如nmp、dmac等)，形成溶液后进行涂布得到的成品，油系隔膜的涂布方式可以是微凹版辊转移涂布或者浸涂。图1a和图1b为采用微凹辊转移涂布方式涂布的水系隔膜的两侧表面的扫描电镜图，隔膜表面胶层的填充密度为0.6g/m2～3.0g/m2，水系隔膜还可以使用喷涂等方式在基材隔膜、陶瓷隔膜表面形成涂层。图2a和图2b为采用微凹辊转移涂布方式涂布的油系隔膜的两侧表面的扫描电镜图，隔膜表面胶层的填充密度为0.6g/m2～3.0g/m2，油系隔膜还可以使用浸涂等方式在基材隔膜、陶瓷隔膜表面形成涂层。
3.在制备电池卷芯时，一般是卷针夹住隔膜，隔膜带动正极片和负极片一起旋转，从而形成卷芯。由于隔膜表面涂覆有涂层，隔膜与卷针接触时，隔膜表面涂层的粗糙度对于电芯卷绕工序的一系列动作是否能够顺利完成具有重要的影响，如果隔膜表面涂层的粗糙度和卷针表面材料不匹配，卷绕电芯时容易出现抽芯或极耳间距不良的情况。图3为卷芯抽芯的示意图，在卷绕过程中最内圈的隔膜与卷针直接接触，当卷针抽出时，隔膜与卷针之间的镜面吸附(由隔膜表面光滑度和特氟龙表面光滑度导致两者直接吸附在一起的现象)或动摩擦力较大会导致隔膜100被拉出于卷芯200之外，造成卷芯抽芯，图3中的a表示隔膜100露出于卷芯200之外的部分的长度，即a表示卷芯的抽芯距离，单位一般为毫米，当0≤a≤0.5mm时，认为卷芯质量合格，当a＞0.5mm时，认为卷芯质量不合格。图4为极耳间距不良的示意图，内层隔膜在卷针拔出时可能会出现移动，从而导致两个极耳300位置偏移，使得两个极耳300之间的间距偏大或偏小，图4所示为两个极耳300的间距小于标准间距b(单位毫米)的情况。卷芯抽芯和极耳间距不良都会对电池的质量带来影响。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种锂电池，可以减少卷芯抽芯及极耳间距不合格等生产不良的现象发生，提高锂电池的良品率。
5.为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：
6.一种锂电池，包括卷芯和极耳，所述卷芯由内层隔膜、第一极片、外层隔膜、第二极片叠加卷绕形成，第一极片与第二极片极性相反；所述内层隔膜位于卷芯的最内层，所述内层隔膜和所述外层隔膜均具有夹持段、与夹持段相连并位于夹持段之后的第一平直段、超出所述第一极片尾端的尾部贴合段，第一平直段位于所述第一极片之前，尾部贴合段为隔膜的末端，所述内层隔膜的夹持段、第一平直段、尾部贴合段分别和所述外层隔膜的夹持段、第一平直段、尾部贴合段贴合在一起；所述内层隔膜的第一平直段的表面摩擦系数为0.1～0.4。
7.进一步的，所述表面摩擦系数为通过以下方法确定的第一摩擦系数和/或第二摩擦系数：
8.s1、裁剪合适尺寸的隔膜样品，将隔膜样品包裹在一移动子的表面；
9.s2、将和隔膜直接接触的材料铺开于测量区域；
10.s3、将包裹了隔膜样品的移动子放置于测量区域，隔膜样品的待测量表面与测量区域上的材料相接触；
11.s4、向移动子施加一个外力，外力使得移动子移动时，测得隔膜样品表面的第一摩擦系数；
12.s5、移动子移动后，外力使移动子以恒定的速度移动，测得隔膜样品表面的第二摩擦系数。
13.更具体的，所述表面摩擦系数是隔膜与特氟龙之间的第二摩擦系数。
14.更具体的，所述内层隔膜和所述外层隔膜均包括基膜、陶瓷层和胶层，所述基膜的表面设置所述陶瓷层或所述胶层，所述陶瓷层的外侧表面设置所述胶层；隔膜的同时具有陶瓷层和胶层的表面为陶瓷面，所述内层隔膜和所述外层隔膜至少一侧表面为陶瓷面。
15.更具体的，所述内层隔膜和外层隔膜在夹持段、第一平直段、尾部贴合段相对的表面为陶瓷面。
16.更具体的，所述内层隔膜和所述外层隔膜均包括基膜和胶层，所述基膜的设置所述胶层的表面为胶面，所述内层隔膜和所述外层隔膜至少一侧表面为胶面。
17.更具体的，所述内层隔膜和外层隔膜在夹持段、第一平直段、尾部贴合段相对的表面为胶面。
18.更具体的，所述内层隔膜的夹持段的长度和所述外层隔膜的夹持段的长度均为卷芯宽度的1～15％；和/或所述内层隔膜的第一平直段的长度和所述外层隔膜的第一平直段的长度均为卷芯宽度的40～50％。
19.更具体的，所述内层隔膜的尾部贴合段的长度和所述外层隔膜的尾部贴合段的长度均≥5mm；和/或所述内层隔膜尾部贴合段的长度和所述外层隔膜的尾部贴合段的长度均为卷芯宽度的0.1～10％。
20.由以上技术方案可知，本发明的锂电池通过使用内层隔膜的第一平直段具有特定摩擦系数的隔膜，使隔膜与卷针(特氟龙)材料的相匹配，从而卷绕机能够稳定输出产品，得到抽芯距离、极耳间距符合质量要求的电池结构，有利于提高产品良率和生产效率。在测定摩擦系数的步骤中，如果配合特氟龙材料进行摩擦系数的测定，还能够对不同材料间的匹配性进行预判，如提前识别隔膜和特氟龙(卷针)材料的匹配性，在卷绕之前能够选择合适的隔膜材料，使隔膜与卷针之间搭配使用，避免出现因隔膜材料导致的抽芯、间距不良等生
产问题，使卷绕机可以稳定输出产品，提高产品良率和生产效率。
21.进一步的，所述内层隔膜的第一平直段和所述外层隔膜的第一平直段的干法剥离力小于8n/m，所述干法剥离力通过以下步骤确定：
22.s1、将被测隔膜裁剪为尺寸合适的样品，将两片被测隔膜样品对齐叠放；
23.s2、将叠放好的被测隔膜样品热压在一起，热压温度为100℃，压强为0.2mpa，热压时间为10秒；
24.s3、热压完成后，将压合在一起的被测隔膜样品从一端分开，进行90
°
剥离，记录被测隔膜样品分开时的剥离力，该剥离力即为干法剥离力。所述干法剥离力优选为隔膜的陶瓷面的干法剥离力。
25.基于隔膜的干法剥离力来选择合适的隔膜材料，使隔膜与卷针良好匹配，减少出现卷芯卷绕下台，封装、烘烤之后的极片打折的现象，从而提高产品良率和成品质量。更优选的，干法剥离力为隔膜的陶瓷面的干法剥离力。更进一步的，所述隔膜的转移面积占比为20～40％，转移面积＝转移质量/隔膜面积，转移质量＝干法剥离前隔膜的质量
‑
干法剥离后隔膜的质量。
26.进一步的，所述内层隔膜具有第一内层贴合段，所述内层隔膜的第一内层贴合段为内层隔膜和内层隔膜贴合，所述内层隔膜的第一内层贴合段的胶面的湿法剥离力≥2n/m且所述内层隔膜的第一内层贴合段的陶瓷面的湿法剥离力≥1n/m，所述湿法剥离力通过以下步骤确定：
27.s1、将被测隔膜裁剪为尺寸合适的样品，将两片被测隔膜样品对齐叠放；
28.s2、将叠放好的两片被测隔膜样品放入铝塑膜中进行封装，注入电解液后，抽真空密封；
29.s3、用化成机对密封好的铝塑膜进行热压，热压温度为80℃，压强为0.8mpa，热压时间为2小时；
30.s4、热压完成后，将被测隔膜样品从铝塑膜中取出，擦干电解液，将被测隔膜样品装入硬封带中，进行热压，热压温度为100℃，压强为0.2mpa，热压时间为10秒；
31.s5、热压完成后，将压合在一起的两片被测隔膜样品从一端分开，进行90
°
剥离，记录被测隔膜样品分开时的剥离力，该剥离力即为湿法剥离力。
32.更具体的，所述内层隔膜的第一内层贴合段的长度为卷芯宽度的30～60％。
33.更进一步的，所述锂电池的整体硬度≥200n。
34.基于隔膜的湿法剥离力来选择合适的隔膜材料，使隔膜可以形成良好的粘结效果，与正、负极片形成很好的粘接，形成硬度较好的电池，使电芯在循环的后期发生因膨胀超标导致的循环失效几率降低，有利于延长循环寿命。
35.更具体的，所述陶瓷层中包含陶瓷颗粒和粘结性聚合物，所述陶瓷颗粒为氧化铝、勃母石、氧化镁中的一种或几种，所述粘结性聚合物为聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、偏氟乙烯一六氟丙烯聚合物、聚丙烯腈、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、苯乙烯一丁二烯共聚物、丁二烯
‑
丙烯腈聚合物、聚乙烯醇、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸一苯乙烯聚合物中的至少一种。
36.更具体的，所述陶瓷颗粒的粒径分布为：d10粒径为0.15～0.3μm，d50粒径为0.35～0.45μm，d90粒径为0.6～0.8μm，d100粒径＜4.5μm。
37.更具体的，所述胶层中包含粘接性聚合物，所述粘接性聚合物为聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、偏氟乙烯一六氟丙烯聚合物、聚丙烯腈、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、苯乙烯一丁二烯共聚物、丁二烯
‑
丙烯腈聚合物、聚乙烯醇、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸一苯乙烯聚合物中的至少一种。
38.更具体的，所述隔膜为水系隔膜，所述胶层中包括粘接性聚合物、粘接剂和分散剂，其中，粘接性聚合物的含量为92～96％，粘接剂的含量为2.5～5.5％，分散剂的含量为1.5～2.5％；或者所述隔膜为油系混涂隔膜，所述胶层中包括粘接性聚合物和陶瓷颗粒，其中，粘接性聚合物的含量为30～50％，陶瓷颗粒的含量为50～70％；或者所述隔膜为纯油系隔膜，所述胶层中包括粘接性聚合物，所述粘结性聚合物的分子量30万～100万。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1a和图1b分别为一种水系隔膜两侧表面的扫描电镜图；
41.图2a和图2b分别为一种油系隔膜两侧表面的扫描电镜图；
42.图3为卷芯抽芯的示意图；
43.图4为卷芯极耳间距不良的示意图；
44.图5为卷芯的外部结构示意图；
45.图6为锂电池隔膜的结构示意图；
46.图7为锂电池正极片的结构示意图；
47.图8为锂电池负极片的结构示意图；
48.图9a为卷针对隔膜以及正、负极片进行卷绕时的示意图；
49.图9为抽针后卷针的示意图；
50.图10为隔膜样品包裹移动子的示意图；
51.图11为摩擦系数测试时的示意图；
52.图12为将隔膜进行干法环境下热压复合的示意图；
53.图13为用电子万能试验机进行90
°
剥离的示意图；
54.图14为ej油系隔膜5干法热压复合前陶瓷面的sem图；
55.图15为ej油系隔膜1干法热压复合前基材面的sem图；
56.图16为干法热压复合的ej油系隔膜5剥离后陶瓷面的sem图；
57.图17为干法热压复合的ej油系隔膜6剥离后陶瓷面的sem图；
58.图18为干法热压复合的ej油系隔膜1剥离后基材面的sem图；
59.图19为干法热压复合的ej油系隔膜2剥离后基材面的sem图；
60.图20为卷芯的剖视图；
61.图21为将隔膜放入铝塑膜中进行注液、密封的示意图；
62.图22为对密封后的铝塑膜进行热压的示意图；
63.图23为循环测试曲线图。
64.以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。
具体实施方式
65.下面结合附图对本发明进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的附图会不依一般比例做局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。需要说明的是，附图采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本发明实施例的目的。
66.相互接触的物体之间都存在着摩擦力，物体间的摩擦力包括动摩擦力和静摩擦力，静摩擦力存在于互为静止的两个接触表面之间，动摩擦力存在于相对运动的两个接触表面之间。本发明利用摩擦系数作为隔膜表面(涂层)的粗糙度的性能参数，提前识别不同材料间的匹配性，基于摩擦系数选择合适的隔膜材料制备电芯，以此提高锂电池的生产良率。
67.摩擦系数公式为f＝μf
压
，式中的μ表示摩擦系数，f表示摩擦力，f可对应于拉力或推力。利用摩擦系数公式，通过静摩擦系数和动摩擦系数来反应隔膜表面(涂层)的粗糙程度，便于操作，准确度高。摩擦系数只与测试物品、被测试物品的表面涂布形态有关，与测试过程中的正压力、测试速度、测试使用拉力无关。
68.如图5所示，锂电池一般包括卷芯10和极耳20，卷芯10由正极片(第一极片)、负极片(第二极片)和隔膜叠放在一起后卷绕形成，隔膜位于正极片和负极片之间，图5中的w表示卷芯的宽度，h表示卷芯的长度，t表示卷芯的厚度。如图6所示，锂电池的隔膜包括基膜11，在基膜11的单侧或两侧表面上设置有陶瓷层12，隔膜的最外层为胶层13，图6所示的隔膜只在基膜11的一侧表面上设置陶瓷层12，在基膜11的另一侧表面上设置胶层13，在陶瓷层12的外侧表面也设置胶层13，本实施例的隔膜为基膜+单层陶瓷层+双面胶层的结构。将隔膜的同时有陶瓷层和胶层的表面定义为陶瓷面，将隔膜的只有胶层的表面定义为胶面或基材面。
69.基膜可以是单层pe(聚乙烯)或单层pp(聚丙烯)或者pp
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pe
‑
pp三层结构，基膜的厚度可为3μm～20μm。当隔膜只有单面陶瓷层时，陶瓷层的厚度可为0.5μm～3μm，当隔膜双面都有陶瓷层时，陶瓷层的厚度可为0.5μm～5μm。陶瓷层中包含陶瓷颗粒和粘结性聚合物，陶瓷颗粒可以是氧化铝、勃母石、氧化镁，粘结性聚合物为聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、偏氟乙烯一六氟丙烯聚合物、聚丙烯腈、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、苯乙烯一丁二烯共聚物、丁二烯
‑
丙烯腈聚合物、聚乙烯醇、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸一苯乙烯聚合物中的至少一种。陶瓷层中陶瓷颗粒的含量(质量百分比)为85～92％，其余为粘接性聚合物，陶瓷颗粒的粒径分布为：d10粒径为0.15～0.3μm，d50粒径为0.35～0.45μm，d90粒径为0.6～0.8μm，d100粒径＜4.5μm。
70.胶层的厚度为0.5μm～3μm，胶层的填充密度为0.6g/m2～3.0g/m2，胶层中包含粘接性聚合物，粘接性聚合物为聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、偏氟乙烯一六氟丙烯聚合物、聚丙烯腈、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、苯乙烯一丁二烯共聚物、丁二烯
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丙烯腈聚合物、聚乙烯醇、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸一苯乙烯聚合物中的至少一种。当隔膜为水系隔膜时，胶层中包括粘接性聚合物、粘接剂和分散剂，其中，粘接性聚合物的含量(质量百分比)为92～96％，粘接剂的含量为2.5～
5.5％，分散剂的含量为1.5～2.5％；当隔膜为油系混涂隔膜时，胶层中包括粘接性聚合物和陶瓷颗粒，其中，粘接性聚合物的含量(质量百分比)为30～50％，陶瓷颗粒的含量为50～70％；当隔膜为纯油系隔膜时，胶层中粘接性聚合物的含量为100％，粘结性聚合物的分子量30万～100万。
71.如图7所示，锂电池的正极片包括正极箔材14以及涂覆在正极箔材14两侧表面上的正极活性物质层15，正极箔材14可以是铝箔，厚度为8μm～14μm。正极活性物质层中包括正极材料、导电剂和粘结剂，正极材料可为licoo2、linio2、lifepo4、limn2o4、linixcoymn1‑
x
‑
y
o2中的一种，导电剂可以是导电炭黑、碳纳米管、导电石墨、石墨烯中的一种或多种，粘结剂可以是聚偏二氟乙烯、偏氟乙烯
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氟化烯烃的共聚物、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚胺酯、氟化橡胶、聚乙烯醇中的一种或多种，正极活性物质层中正极材料的含量(质量百分比)为96～98.5％，导电剂的含量为0.5～2.5％，粘结剂的含量为1～1.5％。
72.如图8所示，锂电池的负极片包括负极箔材16以及涂覆在负极箔材16两侧表面上的负极活性物质层17。负极箔材16可以是铜箔，厚度为5μm～10μm。负极活性物质层中包括负极材料、导电剂、粘结剂和分散剂。负极材料可为中间相碳微球、人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳、钛酸锂、硅基材料、锡基材料和锂金属，导电剂可为导电炭黑、碳纳米管、导电石墨、石墨烯中的一种或多种，粘结剂可为聚偏二氟乙烯、偏氟乙烯
‑
氟化烯烃的共聚物、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚胺酯、氟化橡胶、聚乙烯醇中的一种或多种，分散剂可为羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素钾。负极活性物质层中，负极材料的含量(质量百分比)为95～97％，导电剂的含量为1～2％，粘接剂的含量为1～1.5％，分散剂的含量为0～1.5％。
73.如图9a所示，在制备卷芯时，卷针a夹住两层隔膜的头部，带动隔膜转动，图9a中的粗虚线表示两层隔膜中位于内侧的隔膜——内层隔膜b1，内层隔膜b1与卷针a相接触，细虚线表示两层隔膜中位于外侧的隔膜——外层隔膜b2，外层隔膜b2叠放在内层隔膜b1外侧，不直接与卷针a接触；卷绕时卷针a会夹住两层隔膜的头部，将隔膜被卷针夹住的部分定义为夹持段，内层隔膜b1的夹持段和外层隔膜b2的夹持段叠在一起，如图9a中位于a线框内的部分；将卷绕时隔膜第一次弯折前的部分定义为第一平直段，第一平直段位于夹持段之后，内层隔膜b1的第一平直段和外层隔膜b2的第一平直段叠在一起，如图9a中位于b线框内的部分，卷针a带动隔膜转动半周后，负极压轮(未图示)压紧负极片c(图9a中的粗实线表示负极片)，负极片c由隔膜带入，负极片c位于内层隔膜b1和外层隔膜b2之间，又转动半周后，正极压轮(未图示)压紧正极片d(图9a中的细实线表示正极片)，正极片d顺着隔膜进入，由此正极片d和负极片c之间被隔膜隔开，卷绕前体动作完成，正、负极压轮收回，正、负极片随着隔膜转动，卷绕成卷芯，形成一层隔膜
‑‑
一层负极片
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一层隔膜
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一层正极片的卷绕结构。此外，也可以采用另一种卷绕工艺，卷针夹住隔膜的夹持段转动半周后，同时入正极片和负极片，形成一层隔膜
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一层正极片
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一层隔膜
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一层负极片的卷绕结构。
74.本实施例的卷芯中两层隔膜尾部均超过正极片尾端，两层隔膜的尾部会有重叠贴合在一起的部分，将两层隔膜末端超出正极片后贴合在一起的部分定义为尾部贴合段，如图9中箭头q指向的部分。当卷针a抽出后，内层隔膜b1直接与卷针接触的部分会因卷针的抽出而重叠接触在一起，将内层隔膜b1在卷针a抽出后重叠接触在一起的部分定义为第一内
层贴合段，如图9中箭头p指向的部分，内层隔膜b1的第一内层贴合段的长度为卷芯宽度的30～60％。
75.图9所示的卷芯存在两种结构，一种结构是：隔膜和卷针相对的表面为陶瓷面，相邻两层隔膜之间相对的表面为胶面(图9a中线框a内的部分、线框b内的部分以及图9中箭头q指向的部分)，在卷针抽出后，内层隔膜b1的夹持段会和自身的第一平直段相对，即陶瓷面和陶瓷面相对；另一种结构是：隔膜和卷针相对的表面为胶面，相邻两层隔膜之间相对的表面为陶瓷面，在卷针抽出后，内层隔膜b1的夹持段和自身的第一平直段相对，即胶面和胶面相对。也就是，两种结构中，相邻两层隔膜之间相对表面都是材质相同的表面，内层隔膜与自身重叠相对的表面也是材质相同的表面。更具体的，隔膜(内层隔膜和外层隔膜)的夹持段的长度为卷芯宽度的1～15％，隔膜(内层隔膜和外层隔膜)的第一平直段的长度为卷芯宽度的40～50％，隔膜(内层隔膜和外层隔膜)的尾部贴合段的长度至少为5mm，其长度可为卷芯宽度的0.1～10％。图9a和图9中的粗短线表示极耳m。
76.由于卷芯的卷绕过程是由隔膜带动正、负极片入片，即内层隔膜与卷针直接接触，因此内层隔膜表面的粗糙度非常重要，隔膜与卷针直接接触的部分的表面要有一定的摩擦力或粘接力来防止相对滑动，避免卷芯产生螺旋现象(隔膜层与层之间不齐)以及卷针抽针时卷芯抽芯和极耳间距不良的现象。
77.发明人发现，基于以上组成结构(包括隔膜材料的选择、材料组分的设定、隔膜各层结构的设置)的隔膜表面具有特定的摩擦系数，根据隔膜表面的摩擦系数来对隔膜和卷针进行匹配，通过选择摩擦系数合适的隔膜材料，可以减少卷绕过程中因隔膜和卷针材料不匹配而导致的抽芯或极耳间距不良等生产异常的情况。隔膜表面的摩擦系数可采用摩擦系数仪(以下实施例的说明中使用mxd
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01摩擦系数仪进行测试)进行测试，步骤如下：
78.s1、裁剪合适尺寸的隔膜样品，将隔膜样品1包裹在摩擦系数仪的移动子2的表面(图10)，隔膜样品1至少覆盖移动子2的一个表面，如底面，隔膜样品1的待测面(即涂层表面)朝外，优选的，隔膜样品1将移动子2全包覆；
79.s2、将和隔膜直接接触的材料，如特氟龙铺开于摩擦系数仪的测量区域3的表面；在实际生产中，卷针表面一般会喷涂有特氟龙材料，比较常用的特氟龙材料的规格为asf
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121fr，因此，可用该型号的特氟龙材料来配合测量隔膜的静摩擦系数(第一摩擦系数)和动摩擦系数(第二摩擦系数)，以此可以评估隔膜与卷针(特氟龙)的匹配程度，减少抽针等生产不良现象；
80.s3、如图11所示，将包裹了隔膜样品1的移动子2放置于摩擦系数仪的测量区域3，本实施例的移动子2的重量为200g；
81.s4、摩擦系数仪开机，经过一定的蓄力时间t后，例如15s，逐步增加拉力，当拉力使得移动子被拉动时，测得隔膜表面的第一摩擦系数；
82.s5、移动子被拉动后，使其以恒定的速度移动，如100mm/min，测得隔膜表面的第二摩擦系数。
83.对隔膜的两侧表面(a面、b面)依次进行测试，即可得到隔膜两侧表面的第一、第二摩擦系数。
84.下表为对6种不同的水系隔膜和6种不同的油系隔膜进行两种摩擦系数测试的结果，隔膜表面涂层的填充密度为0.6g/m2～3.0g/m2。
85.类别第一摩擦系数第二摩擦系数类别第一摩擦系数第二摩擦系数水系隔膜1a面0.2350.184油系隔膜1a面0.1570.112水系隔膜2a面0.2200.176油系隔膜2a面0.1380.108水系隔膜3a面0.2150.173油系隔膜3a面0.1490.107水系隔膜4a面0.2160.152油系隔膜4a面0.1920.102水系隔膜5a面0.1950.150油系隔膜5a面0.1720.117水系隔膜6a面0.2270.130油系隔膜6a面0.1690.113水系隔膜1b面0.2360.224油系隔膜1b面0.1560.148水系隔膜2b面0.2460.232油系隔膜2b面0.1500.109水系隔膜3b面0.2380.211油系隔膜3b面0.1650.120水系隔膜4b面0.2430.170油系隔膜4b面0.1530.120水系隔膜5b面0.1940.156油系隔膜5b面0.1640.127水系隔膜6b面0.2530.162油系隔膜6b面0.1770.125
86.由上表可以看出，隔膜的第一摩擦系数主要是由水系隔膜、油系隔膜的涂层表面跟特氟龙之间物性决定的，第二摩擦系数评估的是滑动时隔膜与特氟龙之间的摩擦力，油系隔膜的第二摩擦系数均比水系隔膜的第二摩擦系数要小，说明油系隔膜的表面比较光滑，在特氟龙材料相同的情况下，相较于使用水系隔膜，使用油系隔膜更容易出现抽芯、间距不良的现象。
87.分别使用水系隔膜2、水系隔膜4、油系隔膜4、油系隔膜5配合正极片和负极片卷绕制成电芯，卷针表面的材料是规格为asf
‑
121fr的特氟龙，正极片和负极片为常规的正负极片。在卷绕过程中，水系隔膜2的a面与卷针相接触，水系隔膜4的a面与卷针相接触，油系隔膜4的a面与卷针相接触，油系隔膜5的b面与卷针相接触，卷针表面的材料是规格为asf
‑
121fr的特氟龙材料。另外使用隔膜表面第一摩擦系数和第二摩擦系数分别为0.35、0.07的水系隔膜，0.733、0.53的水系喷涂隔膜，0.352、0.051的油系隔膜以及0.653、0.457油系混涂隔膜的4种隔膜作为对比例，配合相同的正极片和负极片卷绕制成电芯。然后对卷绕得到的8组电芯进行质检，看是否出现抽芯或极耳间距不良的情况，质检结果如下表所示，表中的w表示卷芯的宽度，h表示卷芯的长度(卷芯的尺寸结构参见图5)。
88.隔膜w/h第一摩擦系数第二摩擦系数抽芯距离极耳间距水系隔膜22/30.2200.1760.1mm标准水系隔膜41/30.2160.1520.0mm标准油系隔膜41/40.1920.1020.05mm标准油系隔膜54/30.1640.1270.0mm标准水系隔膜1/30.3500.0701.0mm偏小水系喷涂隔膜4/30.7330.5302.0mm偏小油系隔膜2/30.3520.0511.5mm偏小油系混涂隔膜1/40.6530.4571.3mm偏小
89.当卷芯厚度t在1mm～10mm时，隔膜的第一摩擦系数和卷芯抽芯关系如下表：
[0090][0091]
由以上的结果可以看出，当隔膜表面的第一摩擦系数和第二摩擦系数在0.1～0.4之间时，隔膜与特氟龙表面间的接触较为匹配，不易产生抽芯、间距不良等不良产品；
[0092]
当隔膜(相对于特氟龙表面)的第二摩擦系数＜0.1时，隔膜与特氟龙表面接触时更易出现因镜面吸附而导致的抽芯或极耳间距不良，而抽芯会进一步导致内部隔膜打折，电芯内部出现微短路，增大了低压、零压占比(比例由0.01％增大至2％左右)，抽芯的距离a＞0.5mm时，卷芯处于报废状态，极耳间距也容易出现偏小或者偏大的状态；
[0093]
当隔膜的第二摩擦系数＞0.4时，隔膜与特氟龙的表面接触较为粗糙，易发生因摩擦力较大而导致的抽芯或极耳间距不良，抽芯也会进一步导致内部隔膜打折，电芯内部出现微短路，增大了低压、零压占比(比例由0.01％增大至1％左右)，抽芯的距离a＞0.5mm时，卷芯处于报废状态，极耳间距也容易出现偏小或者偏大的状态。
[0094]
在知道隔膜表面摩擦系数的情况下，就可以根据实际情况使用摩擦系数更高或更低的隔膜或卷针(特氟龙)材料，来使得隔膜和卷针材料间相互匹配，减少卷绕过程中抽芯、间距不良等现象的发生，提高卷绕良率和产品良率。
[0095]
根据以上的测试结果，本发明根据隔膜表面的摩擦力来选择与卷针匹配的隔膜，锂电池的卷芯中，内圈隔膜的摩擦系数(隔膜表面与特氟龙材料间的摩擦系数)为0.1～0.4，进一步的，该摩擦系数为第二摩擦系数，当内圈隔膜的第二摩擦系数(隔膜表面与特氟龙材料间的第二摩擦系数)为0.1～0.4时，可以保证制程的稳定性。
[0096]
除了隔膜表面的摩擦力会对卷芯制程及成品质量有影响外，隔膜表面(涂层)的粘接力也会对卷芯制程及成品质量带来影响，隔膜表面涂层的粘结力不合格，可能会导致极片出现打折等生产不良现象。发明人发现，基于以上组成结构的隔膜还具有特定的剥离力，剥离力反应了隔膜表面涂层的粘接力，可以对隔膜在卷芯层间的粘接效果进行鉴别，提前判断隔膜是否能够满足电芯热压化成后的粘接要求，提前识别出电芯各主材之间的粘附力，通过选择具有特定剥离力的隔膜材料制备电芯，进而输出硬度较好和性能较好的电池。
[0097]
本发明的隔膜表面剥离力包括干法剥离力以及在湿法剥离力，两种剥离力用不同的测试方法确定，下面先对干法剥离力进行说明。本发明还可以结合干法剥离力和/或湿法剥离力来选择合适的隔膜材料，通过控制隔膜的干法剥离力和/或湿法剥离力，来提高卷芯的良品率或控制电芯化成之后的软硬程度。
[0098]
干法剥离力就是在无电解液的环境下对隔膜进行热压复合后，进行90
°
剥离，该剥离力就是干法剥离力。干法剥离力测试的具体步骤如下：
[0099]
s1、将被测隔膜裁剪为尺寸合适的样品，如将被测隔膜裁剪成具有一定宽度的长
条，例如宽度为15mm的小条，将裁剪好的两片被测隔膜样品对齐叠放，并在其中的一端加入纸张，用纸张将两片被测隔膜样品隔开；
[0100]
s2、将叠放好的两片被测隔膜样品使用热塑机进行贴合面热封处理(图12)，本实施例使用的热塑机的型号为sky
‑
325r6，热压温度为100℃，面压为0.2mpa，热压时间为10秒；
[0101]
s3、热压完成后，将夹在被测隔膜样品之间的纸张抽出，将压合在一起的两片被测隔膜样品从端部分开，进行90
°
剥离，记录两片被测隔膜样品分开时的干法剥离力；本实施例使用电子万能试验机对被测隔膜样品进行90
°
剥离测试，将其中一片被测隔膜样品的一端与电子万能试验机的移动端相固定，将另一片被测隔膜样品的一端与电子万能试验机的固定端相固定，预加载速度和测试速度设置为100mm/min，将两片被测隔膜样品进行分离(图13)，记录被测隔膜样品分开时的剥离力。
[0102]
本发明通过干法剥离力来反映隔膜表面的粘接力性能，因此在测试隔膜的干法剥离力时，是对压合在一起的相同材质的隔膜进行分离，两片隔膜具有相同的涂层材质，而不是使用快干胶、双面胶等表面材质不同的辅助材料，这样可以得到更为准确的隔膜表面涂层粘接力的数据。此外，通过热压复合的方式将待测样品压合在一起，操作简单快捷，而且相对于180
°
剥离测试需要借助其他的辅助材料，90
°
剥离测试更方便。
[0103]
下表为对3种不同类型的油系隔膜进行干法剥离力测试的结果。
[0104][0105]
在以上进行了干法剥离力测试的隔膜中选取5种隔膜，与正、负极片一起卷绕成电芯，包装好并注入电解液，所用的隔膜宽度为83.8mm，正极片宽度为79.5mm，负极片宽度为81.5mm，正极片和负极片均为常规的锂电池正、负极片。图14和图15分别为ej油系隔膜5和ej油系隔膜1热压复合前基材面的sem图，ej油系隔膜6
‑
8热压复合前基材面的sem图与图14类似，ej油系隔膜2
‑
4热压复合前基材面的sem图与图15类似。取卷绕得到的部分电芯进行质检，检查隔膜的打折及涂层剥离转移现象，检查结果如下表所示，下表中的隔膜覆盖极片距离是指隔膜对负极片的超覆盖尺寸，用于防止电芯内部短路。本发明进一步用转移面积来确定隔膜干法剥离的胶转移性能，作为另一性能参数来选择合适的隔膜。转移面积＝转移质量/隔膜面积，转移质量＝干法剥离前(被测)隔膜的质量
‑
干法剥离后(被测)隔膜的质量。以一个宽度为15mm、长度为150mm的隔膜为例，该隔膜在干法剥离前的质量为0.18g，进行干法剥离后该隔膜的质量为0.12g，则转移面积＝0.06/0.00225＝26.67，隔膜胶转移比例＝0.06/0.18
×
100％＝33％(隔膜胶转移比例＝干法剥离前(被测)隔膜的质量
‑
干法剥离后(被测)隔膜的质量/干法剥离前(被测)隔膜的质量
×
100％)。转移面积占比越大，粘接性越大，则电芯极片隔膜之间的粘接力就越大，卷绕难度也越大，抽芯与间距不良比例越大，打折可能性变大，电池硬度越大。
[0106][0107]
根据抽检结果可知，对于凹版油系隔膜，当隔膜陶瓷面的干法剥离力＞10n/m时，电芯卷绕过程下台时卷芯易出现极片、空箔打折，卷芯热压或者卷芯烘烤时易出现空箔打折或极片打折的现象，打折占比80％以上，剥离后隔膜的陶瓷面(陶瓷层+胶层)与基材面(胶层)的sem图如图16至图19所示，隔膜的陶瓷面或者基材面的胶层均出现了剥离转移现象，转移面积占比达到40％～80％，而且随着干法剥离力的增大，剥离后发生胶转移的比例也增大，转移面积也增大；对于同一片隔膜来说，胶面(基材面)的剥离力都大于陶瓷面的剥离力的，因此可用陶瓷面的干法剥离力来反应隔膜表面的粘接力性能；
[0108]
当陶瓷面的干法剥离力处于5n/m～8n/m之间时，电芯卷绕过程下台时卷芯出现极片、空箔打折的比例明显下降，卷芯热压或者卷芯烘烤时出现空箔、极片打折的比例明显下降到30％，干压之后隔膜的陶瓷面与基材面均会出现类似图16至图19的sem效果，隔膜的陶瓷面或者基材面的胶层出现剥离转移现象，转移面积占比降到20％～40％；
[0109]
当陶瓷面的干法剥离力＜5n/m时，电芯卷绕过程下台时卷芯不易出现极片和空箔打折，卷芯热压或者卷芯烘烤时不易出现空箔、极片打折，剥离后隔膜的陶瓷面与基材面没有出现类似图16至图19的sem效果。
[0110]
综上可知，干法剥离力(表面粘接力)较大的隔膜，如干法剥离力大于8n/m时，在卷绕工序中不能很好地运用，干法剥离力小于8n/m时，极片打折现象得到改善，小于5n/m时，隔膜在卷绕工序应用良好，卷芯制造过程稳定，且极片打折比例较低，甚至可低至0。但粘接力较大的隔膜在后工序进行热压化成时表现出更好的粘接性能，可以实现隔膜与正、负极片之间的粘接，电池的硬度较好，电芯的卷芯头部与底部的隔膜在热压化成时接触粘接性变好，在电芯过安全性能中的炉温测试时，能够避免正负极的接触导致的内部短路，但如果极片或隔膜出现打折现象，则会降低电芯的安全性能。
[0111]
综上，为了避免卷芯卷绕下台，封装、烘烤之后的极片打折的问题，还可以进一步根据隔膜表面的干法剥离力来选择隔膜，锂电池卷芯中内层隔膜的第一平直段以及外层隔膜的第一平直段的干法剥离力小于8n/m，以改善极片打折现象。通过使用小的干法剥离力的隔膜第一平直段来改善极片打折现象，不影响隔膜其他部分的粘接性，以保证电池硬度。更优选的，干法剥离力为隔膜的陶瓷面的干法剥离力。
[0112]
下面对湿法剥离力测试进行说明。湿法剥离力就是先将隔膜置于电解液的环境下进行一次热压，然后再在无电解液环境下对隔膜进行第二次热压复合，然后进行90
°
剥离，通过该剥离力来反应隔膜表面涂层的溶胀粘接力性能。内层隔膜紧贴面在电解液环境下会
有溶胀粘接作用，导致隔膜之间的粘接效果更加明显，这种粘接力主要表现为范德华力，湿法下隔膜间的剥离力越大，隔膜之间的粘接效果越明显，撕扯力越大。
[0113]
图20为卷芯的剖视图，当隔膜在电解液环境下的粘接性较好时，在电芯化成工序中，相邻的隔膜层能够发生因溶胀产生的粘连现象，起到隔膜粘接作用，隔膜粘接力越大时，粘接效果越好，电芯跌落时发生正、负极片内部接触短路的几率越小，从而能够增加电芯安全性能。发明人发现，隔膜的溶胀粘接力(即电解液环境下隔膜胶溶胀后隔膜表面胶涂层溶胀的粘附力)起固定卷芯的作用，基于隔膜的湿法剥离力来选择合适的隔膜材料，使隔膜可以形成良好的粘结效果，与正、负极片形成很好的粘接，形成硬度较好的电池，使电芯在循环的后期发生因膨胀超标导致的循环失效几率降低，有利于延长循环寿命。
[0114]
湿法剥离力测试的具体步骤如下：
[0115]
s1、将被测隔膜裁剪为尺寸合适的样品，如将被测隔膜裁剪成具有一定宽度的长条，例如宽度为15mm的小条，将裁剪好的两片被测隔膜样品对齐叠放，并在其中的一端加入纸张，用纸张将两片被测隔膜样品隔开，如对第一内层贴合段的隔膜进行测试时，将第一内层贴合段位置的贴合在一起隔膜裁切成样品，对齐叠放；
[0116]
s2、将叠放好的两片被测隔膜样品放入铝塑膜中进行封装，然后注入电解液，如注入10g电解液，然后抽真空密封(图21)；
[0117]
s3、用化成机对密封好的铝塑膜进行热压(图22)，热压温度可为68～90℃，压力为0.7mpa～1.1mpa，本实施例的热压温度为80℃，压力为0.8mpa，热压时间2小时；
[0118]
s4、热压完成后，将被测隔膜样品从铝塑膜中取出，擦干电解液，将被测隔膜样品装入硬封带中，再进行一次高温热压复合，本实施例使用的热塑机的型号为sky
‑
325r6热压温度为100℃，面压为0.2mpa，速度为1mm/s；
[0119]
s5、热压完成后，将夹在被测隔膜样品之间的纸张抽出，将压合在一起的两片被测隔膜样品从一端分开，进行90
°
剥离，记录两片被测隔膜样品分开时的湿法剥离力；本实施例使用电子万能试验机对被测隔膜样品进行90
°
剥离测试，将其中一片被测隔膜样品的一端与电子万能试验机的移动端相固定，将另一片被测隔膜样品的一端与电子万能试验机的固定端相固定，预加载速度和测试速度设置为100mm/min，将两片被测隔膜样品进行分离，记录被测隔膜样品分开时的剥离力。
[0120]
下表为对3种不同类型的隔膜进行湿法剥离力测试的结果。
[0121][0122]
在以上进行了湿法剥离力测试的隔膜中选取6种隔膜，与正、负极片一起卷绕成电芯，将电芯封装并注入电解液，经化成后制成电池，所用的隔膜宽度为83.8mm，正极片宽度为79.5mm，负极片宽度为81.5mm，正极片和负极片均为常规的锂电池正、负极片。同时还选用了两种现有的隔膜与相同的正、负极片制成电池作为对比例。将制得的电池进行硬度、厚度膨胀率及容量保持率的测试，硬度测试可采用三点硬度测试法进行测试。三点硬度测试的方法如下：电池的底面由两根钢管支撑，这两根钢管位于电池的两端，另一根钢管压在电池顶面的中间位置，测试时使钢管向电池表面施加压力，测试参数为：下压变形极限位移
‑
3mm，下压速度
‑
6mm/min，电池发生变形时的压力即为硬度测试结果。
[0123]
硬度、厚度膨胀率及容量保持率的测试结果如下表：
[0124][0125]
由以上结果可以看出，水系隔膜在电解液环境下溶胀后热压复合胶面与陶瓷面的粘接力(湿法剥离力)均小于凹版油系隔膜和凹版油系混涂隔膜的粘接力(湿法剥离力)，电池下台后的硬度数据也可以间接体现隔膜之间的粘接力效果，电池的循环特性也可以支持目前的数据(图23)。油系混涂隔膜的粘接力优于油系隔膜优于水系隔膜，间接证明了电解液环境下隔膜胶溶胀后粘接力效果，湿法剥离力变大时，电池的后续循环性能比较优异，电池的硬度也比较硬，具有量化的可能性和执行性。基于以上测试电池硬度的数据可以得出以下结论：
[0126]
当隔膜的胶面的湿法剥离力＜2n/m且陶瓷面的湿法剥离力＜1n/m时，电池整体发软，电池的整体硬度＜200n；
[0127]
当隔膜的胶面的湿法剥离力为2n/m～10n/m且陶瓷面的湿法剥离力为1n/m～2n/m时，电池的整体硬度200n～400n；
[0128]
当隔膜的胶面的湿法剥离力＞10n/m且陶瓷面的湿法剥离力为2n/m～10n/m时，电池的整体硬度400n～550n；
[0129]
当隔膜的胶面的湿法剥离力＞10n/m且陶瓷面的湿法剥离力＞10n/m时，电池的整体硬度550n～800n。
[0130]
综合硬度测试、厚度膨胀率及容量保持率的测试结果，当隔膜的胶面的湿法剥离力≥2n/m且陶瓷面的湿法剥离力≥1n/m时，制得的电池的硬度以及电池循环方面能够满足500cycles，隔膜剥离力越大，电池的硬度越硬，极片与隔膜之间的粘接效果越好，电池硬度变大，电池长期循环能力变好，容量保持率变好以及厚度膨胀率变小。因此，在制备卷芯时，可以进一步根据隔膜的表面的湿法剥离力来选择隔膜，锂电池卷芯的内层隔膜的第一内层贴合段的胶面的湿法剥离力≥2n/m且内层隔膜的第一内层贴合段的陶瓷面的湿法剥离力≥1n/m。
[0131]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。