锂离子电池、涂层隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术揭示了一种锂离子电池、涂层隔膜及其制备方法，包括：隔膜基材，隔膜基材为多孔聚合物膜层；第一涂层，第一涂层均匀连续地形成在所述隔膜基材至少一个表面；第二涂层，第二涂层由预设堆积形状的锥形堆积物以指定间距分散在第一涂层表面或隔膜基材表面。本发明专利技术涂层隔膜的第一涂层和第二涂层增加了隔膜在正负极片之间的阻隔作用，减小了正负极内短路的几率；第一涂层还对隔膜基材具有较好的热稳定作用；第二涂层以雾化喷涂的方式进行喷涂，锥形堆积物对隔膜的透气性能基本无影响，间隙之间为电解液的流通及浸润提供了更好的通道；第二涂层还具备冷/热压不可逆形变性和较好的粘结性，降低了电芯变形的风险，改善了电池的电化学性能。

Lithium-ion batteries, coated diaphragms and their preparation methods

The invention discloses a lithium ion battery, a coated diaphragm and a preparation method thereof, including: a diaphragm base material with a porous polymer film; a first coating, in which the first coating is uniformly and continuously formed on at least one surface of the diaphragm base material; a second coating, in which the second coating is dispersed on the first coating surface or the diaphragm base at a specified distance by a conical deposit with a preset stacking shape. Material surface. The first coating and the second coating of the coated diaphragm increase the barrier effect of the diaphragm between the positive and negative plates and reduce the probability of short circuit in the positive and negative electrodes; the first coating also has a good thermal stability effect on the diaphragm substrate; the second coating sprays by atomizing spraying, and the conical deposits have little effect on the permeability of the diaphragm, and the flow of electrolyte between the clearances. The second coating also has irreversible cold/hot pressure deformation and good adhesion, which reduces the risk of core deformation and improves the electrochemical performance of the battery.

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池、涂层隔膜及其制备方法
本专利技术涉及新能源
，具体涉及锂离子电池、涂层隔膜及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池在消费电子产品及电动汽车领域已经广泛应用，而且随着消费者对电子产品的续航能力要求逐渐提高，现阶段对电池的容量性能要求越来越高，比如容量要求高，那么对单体电池的厚度、长度、宽度等体积尺寸要求就越大，正负极和隔膜之间会被压缩的更加紧密和严实，这样对电池制造的工艺要求越来越高。目前，电池生产商为了提高电池生产的效率，采用全自动的高速卷绕机来制造电池的卷芯，由于卷绕机的高速运行，在卷绕过程中对极片和隔膜需要较大的张力来持续高速卷绕，张力过大可能会导致电芯极片与隔膜之间形成局部的挤压，使得电池在制成后可能出现局部的变形，这样在电池的充电过程中，会出现局部的锂离子不能嵌入到负极中，导致析锂产生，同时负极膨胀，挤压到隔膜与正负极片，使电池存在巨大的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的主要目的为提供一种锂离子电池、涂层隔膜及其制备方法，旨在解决现有技术中电芯极片与隔膜之间的局部挤压造成的电池局部变形，进而导致的电池效率降低以及安全隐患问题。本专利技术提出一种涂层隔膜，包括：隔膜基材，所述隔膜基材为多孔聚合物膜层；第一涂层，所述第一涂层均匀连续地形成在所述隔膜基材至少一个表面；第二涂层，所述第二涂层由锥形堆积物以指定间距分散在所述第一涂层表面或所述隔膜基材表面。进一步地，所述第一涂层包括无机化合物颗粒和第一聚合物粘结剂；所述第二涂层包括有机化合物颗粒和第二聚合物粘结剂。进一步地，所述第二涂层的单面面密度范围包括0.45g/m2～1.6g/m2，所述锥形堆积物的堆积高度范围包括1μm～12μm，所述锥形堆积物为圆锥形堆积物，所述圆锥形堆积物的底面直径范围包括20μm～400μm，相邻的所述锥形堆积物的间距范围包括50μm～600μm。进一步地，所述锥形堆积物具有冷/热压状态下的不可逆形变性，不可逆形变比例范围在10～99％。进一步地，所述无机化合物颗粒为陶瓷颗粒，包括三氧化二铝、二氧化硅、氢氧化镁、勃姆石、二氧化锆、氧化钙、氧化锌中的一种或多种；所述第一聚合物粘结剂包括丁苯橡胶、聚丙烯腈、聚丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种；所述第一涂层还包括表面活性剂，所述表面活性剂包括烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪胺聚氧乙烯醚中的一种或多种。进一步地，所述有机化合物颗粒包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氯丙烯聚合物、丁苯橡胶、聚丙烯酸甲酯、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种；所述第二聚合物粘结剂包括丁苯橡胶、聚丙烯腈、聚丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种；所述隔膜基材包括聚乙烯多孔膜层、聚丙烯多孔膜层、无纺布多孔膜层、聚酰亚胺膜层的一种或多种。本专利技术还提出了一种涂层隔膜的制备方法，用于制备上述任一项所述涂层隔膜，包括以下步骤：将无机化合物颗粒、表面活性剂、第一聚合物粘结剂以及去离子水按照第一质量比例混合均匀，得到第一涂层浆料；将所述第一涂层浆料按照指定工艺以凹版印刷的方式均匀涂覆于隔膜基材的一面或两面上，以第一指定干燥工艺入烘箱烘干，得到初始涂层隔膜；将有机化合物颗粒、第二聚合物粘结剂以及去离子水按照第二质量比例，在指定搅拌工艺下搅拌均匀，形成悬浮分散液，得到第二涂层浆料；将所述第二涂层浆料在指定喷涂工艺下，通过雾化喷涂的方式喷射至所述初始涂层隔膜的一面或两面上，以第二指定干燥工艺入烘箱烘干，得到所述涂层隔膜。进一步地，所述第二涂层浆料的固含量范围包括10％～15％，粘度范围包括10mPa·s～500mPa·s。进一步地，所述指定喷涂工艺的步骤为：将所述第二涂层浆料通过压力泵输送至以指定旋转速度旋转的分散盘中，以便将所述第二涂层浆料在指定旋转速度作用下，喷射至以指定传动速度匀速传动的初始涂层隔膜的一面或两面，所述压力泵输送所述第二涂层浆料的流量范围包括0.4L/min～1.5L/min，所述指定旋转速度范围包括5000r/min～25000r/min；所述指定传动速度包括20m/s～50m/s。本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括正极、负极、电解液，所述正极和负极之间设置如上任一项所述涂层隔膜。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术涂层隔膜的第一涂层和第二涂层增加了隔膜在正负极片之间的阻隔作用，减小了正负极内短路的几率；同时，第一涂层还对隔膜基材具有较好的热稳定作用；(2)本专利技术涂层隔膜的第二涂层采用高速旋转的分散盘将第二涂层浆料喷涂到隔膜基材表面或第一涂层表面，锥形堆积物在表面存在分布间隙，对隔膜的透气性能基本无影响，同时间隙之间为电解液的流通及浸润提供了更好的通道；(3)本专利技术涂层隔膜的第二涂层具备冷/热压不可逆形变性，卷绕过程中可适应更宽泛的卷绕张力，第二涂层被冷/热压后为负极的膨胀提供了可反弹的空间，降低了电芯变形的风险；(4)本专利技术涂层隔膜的第二涂层在高温加热后具备较好的粘结性，将正负极极片粘贴在隔膜两边，增强了电芯本体的硬度，为电芯充放电循环过程中提供了良好的界面。附图说明图1是本专利技术实施例1～实施例3和实施例9的涂层隔膜的结构示意图；图2是本专利技术实施例4～实施例6的涂层隔膜的结构示意图；图3是本专利技术实施例7的涂层隔膜的结构示意图；图4是本专利技术实施例8的涂层隔膜的结构示意图；图5是本专利技术对比例2的涂层隔膜的结构示意图。附图标记说明：隔膜基材：10，20，30，40，50；第一涂层：101，201，301，401，501；第二涂层：102，202，302，402。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。另外，在本专利技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。本专利技术提出一种涂层隔膜，包括：隔膜基材，所述隔膜基材为多孔聚合物膜层；第一涂层，所述第一涂层均匀连续地形成在所述隔膜基材至少一个表面；第二涂层，所述第二涂层由锥形堆积物以指定间距分散在所述第一涂层表面或所述隔膜基材表面。第一涂层和第二涂层均增加了隔膜在正负极片之间的阻隔作用，减小了正负极内短路的几率。第二涂层的锥形堆积物在隔膜表面形成一定的分布间隙，对隔膜的透气性能基本无影响，同时间隙也为电解液的流通及浸润提供了更好的通道。所述第一涂层包括无机化合物颗粒和第一聚合物粘结剂；所述第二涂层包括有机化合物颗粒和第二聚合物粘结剂。第一涂层对隔膜基材具有良好的吸液效果，还具有较好的热稳定作用，可以增强隔膜的抗热收缩能力，提高隔膜的抗穿刺强度。第二涂层的有机化合物成分在高温加热后具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涂层隔膜，其特征在于，包括：隔膜基材，所述隔膜基材为多孔聚合物膜层；第一涂层，所述第一涂层均匀连续地形成在所述隔膜基材至少一个表面；第二涂层，所述第二涂层由锥形堆积物以指定间距分散在所述第一涂层表面或所述隔膜基材表面。

【技术特征摘要】
1.一种涂层隔膜，其特征在于，包括：隔膜基材，所述隔膜基材为多孔聚合物膜层；第一涂层，所述第一涂层均匀连续地形成在所述隔膜基材至少一个表面；第二涂层，所述第二涂层由锥形堆积物以指定间距分散在所述第一涂层表面或所述隔膜基材表面。2.如权利要求1所述的一种涂层隔膜，其特征在于，所述第一涂层包括无机化合物颗粒和第一聚合物粘结剂；所述第二涂层包括有机化合物颗粒和第二聚合物粘结剂。3.如权利要求2所述的一种涂层隔膜，其特征在于，所述第二涂层的单面面密度范围包括0.45g/m2～1.6g/m2，所述锥形堆积物的堆积高度范围包括1μm～12μm，所述锥形堆积物为圆锥形堆积物，所述圆锥形堆积物的底面直径范围包括20μm～400μm，相邻的所述锥形堆积物的间距范围包括50μm～600μm。4.如权利要求3所述的一种涂层隔膜，其特征在于，所述锥形堆积物具有冷/热压状态下的不可逆形变性，不可逆形变比例范围在10～99％。5.如权利要求2所述的一种涂层隔膜，其特征在于，所述无机化合物颗粒为陶瓷颗粒，包括三氧化二铝、二氧化硅、氢氧化镁、勃姆石、二氧化锆、氧化钙、氧化锌中的一种或多种；所述第一聚合物粘结剂包括丁苯橡胶、聚丙烯腈、聚丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种；所述第一涂层还包括表面活性剂，所述表面活性剂包括烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪胺聚氧乙烯醚中的一种或多种。6.如权利要求2所述的一种涂层隔膜，其特征在于，所述有机化合物颗粒包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氯丙烯聚合物、丁苯橡胶、聚丙烯酸甲酯、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种；所述第二聚合物粘结剂包括丁苯橡胶、聚丙烯腈、...

【专利技术属性】
技术研发人员：程忠，张耀，林峰，陈辉，
申请(专利权)人：欣旺达电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44