隔离膜及锂离子二次电池制造技术

技术编号:14445172 阅读:192 留言:0更新日期:2017-01-15 10:48
本发明专利技术提供一种隔离膜及锂离子二次电池。所述隔离膜包括:微孔膜,具有微孔;以及涂层,涂覆于微孔膜的表面上。所述涂层包括:功能化多孔交联聚合物微球、无机陶瓷颗粒以及聚合物粘结剂。所述功能化多孔交联聚合物微球含有功能化交联聚合物,功能化交联聚合物含有功能化基团,功能化基团选自羧基、羟基、氰基、酰胺基以及氨基中的一种或几种。所述锂离子二次电池包括上述隔离膜。本发明专利技术的隔离膜具有较高的吸液量、较高的离子电导率以及较低的热收缩率。本发明专利技术的锂离子二次电池具有较好的安全性能、低温放电性能、倍率性能以及室温循环性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池领域,具体涉及一种隔离膜及锂离子二次电池
技术介绍
目前锂离子二次电池所用的隔离膜大部分为聚烯烃膜,如聚乙烯膜(PE)、聚丙烯膜(PP)或聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合膜(PP/PE/PP),在锂离子二次电池受到滥用,如过充、热冲击或穿刺等,锂离子二次电池的温度一般都会达到90℃以上,此时,传统聚烯烃膜就会有较大的收缩,导致正极和负极短路,出现热失控的现象,使锂离子二次电池容易着火甚至爆炸。此外,随着市场上对高能量密度和高动力学性能锂离子二次电池的要求越来越高,其动力学性能的提高也亟待改善。另外,由于聚烯烃膜的表面张力很低,对锂离子二次电池使用的碳酸酯电解液的浸润能力以及吸液能力都较差,并不能满足锂离子二次电池长循环寿命的要求。针对这种情况,现有的做法是在隔离膜表面涂布陶瓷层,以降低隔离膜的热收缩、防止正负极极片的短路及提高隔离膜对电解液的浸润。但是,陶瓷层的主要材料一般为氧化铝等实芯结构的无机陶瓷颗粒,且陶瓷层表面惰性,对电解液的保液性能增加有限,不能满足锂离子二次电池高动力学性能和长循环寿命的要求,而且对于过充等滥用情况也需要陶瓷层达到一定的厚度条件下才能起到较好的抑制效果。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题,本专利技术的目的在于提供一种隔离膜及锂离子二次电池,所述隔离膜具有较高的吸液量、较高的离子电导率以及较低的热收缩率,所述锂离子二次电池具有较好的安全性能、低温放电性能、倍率性能以及室温循环性能。为了实现上述目的,在本专利技术的一方面,本专利技术提供了一种隔离膜,其包括:微孔膜,具有微孔;以及涂层,涂覆于微孔膜的表面上。所述涂层包括:功能化多孔交联聚合物微球、无机陶瓷颗粒以及聚合物粘结剂。所述功能化多孔交联聚合物微球含有功能化交联聚合物,功能化交联聚合物含有功能化基团,功能化基团选自羧基、羟基、氰基、酰胺基以及氨基中的一种或几种。在本专利技术的另一方面,本专利技术提供了一种锂离子二次电池,其包括:正极极片;负极极片;隔离膜,间隔于正极极片和负极极片之间;以及电解液。其中,所述隔离膜为根据本专利技术第一方面所述的隔离膜。相比于现有技术,本专利技术的有益效果如下:由于功能化多孔交联聚合物微球的引入,使隔离膜的涂层具有更高的比表面积和更高的耐热性,同时功能化基团的引入可以通过与锂离子的相互作用改善离子电导率,从而使隔离膜具有较高的吸液量、较高的离子电导率以及较低的热收缩率,最终使锂离子二次电池具有较好的安全性能、低温放电性能、倍率性能以及室温循环性能。具体实施方式下面详细说明根据本专利技术的隔离膜及其制备方法及锂离子二次电池以及实施例、对比例及测试结果。首先说明根据本专利技术第一方面的隔离膜。根据本专利技术第一方面的隔离膜包括:微孔膜,具有微孔;以及涂层,涂覆于微孔膜的表面上。所述涂层包括:功能化多孔交联聚合物微球、无机陶瓷颗粒以及聚合物粘结剂。所述功能化多孔交联聚合物微球含有功能化交联聚合物,功能化交联聚合物含有功能化基团,功能化基团选自羧基、羟基、氰基、酰胺基以及氨基中的一种或几种。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中,功能化多孔交联聚合物微球为含有功能化基团的具有交联结构的聚合物形成的多孔微球结构。功能化多孔交联聚合物微球的交联结构使其在电解液溶胀状态下能保持较高的力学强度,不易被锂枝晶刺穿,能够减小锂离子二次电池的自放电及由于锂枝晶刺穿隔离膜引起的锂离子二次电池的安全问题,同时还可以提高隔离膜的涂层的耐热性,减小隔离膜的热收缩。隔离膜的涂层中的无机陶瓷颗粒不仅可以进一步减小隔离膜的热收缩提高隔离膜的耐热性,而且能够提高锂离子二次电池的安全性能。功能化多孔交联聚合物微球具有多孔的形貌结构,使得隔离膜具有更高的比表面积和耐热性,因此锂离子二次电池的电解液可通过涂层上功能化多孔交联聚合物微球的孔径进入到功能化多孔交联聚合物微球的孔隙结构中,从而提高隔离膜的保液量,延长锂离子二次电池的室温循环性能。功能化多孔交联聚合物微球上的功能化基团可以通过与锂离子的相互作提高锂离子在常温和低温条件下的离子电导率,进而提高锂离子二次电池的低温放电性能、倍率性能以及室温循环性能。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中,功能化交联聚合物可含有主聚合单体单元以及功能单体单元;主聚合单体与功能单体的质量比为(8~15):(2~6)。主聚合单体单元可构成功能化交联聚合物的主体结构,保持功能化多孔交联聚合物微球的力学强度和耐热性。功能单体单元可含有功能化基团,功能化基团可选自羧基、羟基、氰基、酰胺基以及氨基中的一种或几种,功能单体对主聚合单体起到修饰作用。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中,所述主聚合单体可选自苯乙烯、甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、丙烯酸甲酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正辛酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸环已酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯以及甲基丙烯酸异辛酯中的一种或几种。所述功能单体可选自丙烯酸、油酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酸缩水甘油酯、2-乙烯吡啶、4-乙烯吡啶以及N-乙烯基吡咯烷酮中的一种或几种。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中,所述功能化交联聚合物可通过主聚合单体、功能单体以及交联剂制备得到,主聚合单体、功能单体以及交联剂的质量比为(8~15):(2~6):(1~4)。所述交联剂可选自二甲基丙烯酸乙二醇酯、三甲基丙烯酸三羟甲基丙酯、二乙烯基苯以及N,N′-亚甲基双丙烯酰胺中的一种或几种。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中,所述功能化交联聚合物还可通过主聚合单体、功能单体、交联剂以及分散剂制备得到,主聚合单体、功能单体、交联剂以及分散剂的质量比为(8~15):(2~6):(1~4):(2~5)。所述交联剂可选自二甲基丙烯酸乙二醇酯、三甲基丙烯酸三羟甲基丙酯、二乙烯基苯以及N,N′-亚甲基双丙烯酰胺中的一种或几种。所述分散剂可为两亲性聚合物或水溶性聚合物。所述分散剂可选自聚N-乙烯基吡咯烷酮、羟丙基纤维素、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇、聚乙二醇以及聚乙烯基甲基醚中的一种或几种。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中,所述功能化多孔交联聚合物微球的粒径大于所述微孔膜的微孔的孔径。所述功能化多孔交联聚合物微球的粒径可为0.1μm~2μm。所述微孔膜的微孔的孔径可为0.03μm~0.1μm。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中,所述功能化多孔交联聚合物微球的交联度可为10%~80%。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中,所述功能化多孔交联聚合物微球的孔径可为0.01μm~0.1μm。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中,所述无机陶瓷颗粒可选自SiO2、Al2O3、CaO、TiO2、ZnO2、MgO、ZrO2以及SnO2中的一种或几种。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中,所述无机陶瓷颗粒的粒径D50可为0.1μm~2μm。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中,所述聚合物粘结剂可选自聚丙烯酸、纯丙乳液、苯丙乳液以及丁苯乳液中的一种或几种。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中,所述功能化多孔交联聚合物微球在所述涂层中的质量百分含量可为5%~90%。所述无机陶瓷颗粒在所述涂层中的质量百分含量可为5%~90%。所述聚合物粘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔离膜,包括:微孔膜,具有微孔;以及涂层,涂覆于微孔膜的表面上;其特征在于,所述涂层包括:功能化多孔交联聚合物微球,含有功能化交联聚合物;无机陶瓷颗粒;以及聚合物粘结剂;功能化交联聚合物含有功能化基团,功能化基团选自羧基、羟基、氰基、酰胺基以及氨基中的一种或几种。

【技术特征摘要】
1.一种隔离膜,包括:微孔膜,具有微孔;以及涂层,涂覆于微孔膜的表面上;其特征在于,所述涂层包括:功能化多孔交联聚合物微球,含有功能化交联聚合物;无机陶瓷颗粒;以及聚合物粘结剂;功能化交联聚合物含有功能化基团,功能化基团选自羧基、羟基、氰基、酰胺基以及氨基中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的隔离膜,其特征在于,所述功能化交联聚合物含有主聚合单体单元以及功能单体单元,主聚合单体与功能单体的质量比为(8~15):(2~6);主聚合单体单元构成功能化交联聚合物的主体结构;功能单体单元含有功能化基团,功能化基团选自羧基、羟基、氰基、酰胺基以及氨基中的一种或几种。3.根据权利要求2所述的隔离膜,其特征在于,所述主聚合单体选自苯乙烯、甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、丙烯酸甲酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正辛酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸环已酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯以及甲基丙烯酸异辛酯中的一种或几种;所述功能单体选自丙烯酸、油酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酸缩水甘油酯、2-乙烯吡啶、4-乙烯吡啶以及N-乙烯基吡咯烷酮中的一种或几种。4.根据权利要求2所述的隔离膜,其特征在于,所述功能化交联聚合物
\t通过主聚合单体、功能单体以及交联剂制备得到,主聚合单体、功能单体以及交联剂的质量比为(8~15):(2~6):(1~4);所述交联剂选自二甲基丙烯酸乙二醇酯、三甲基丙烯酸三羟甲基丙酯、二乙烯基苯以及N,N′-亚甲基双丙烯酰胺中的一种或几种。5.根据权利要求2所述的隔离膜,其特征在于,所述功能化交联聚合物通过主聚合单体、...

【专利技术属性】
技术研发人员:平翔何方波张盛武程文强
申请(专利权)人:宁德时代新能源科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:福建;35

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