一种锂离子电池复合隔膜、制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池复合隔膜、制备方法和应用，属于锂离子电池技术领域。该复合隔膜包括聚烯烃微孔膜、涂覆在聚烯烃微孔膜一侧面上的高分子微球基涂层和涂覆在聚烯烃微孔膜另一侧面上的无机陶瓷基涂层；具有良好的透气性、保液性和耐高温性能，能显著提高电池的安全性和循环性能。复合隔膜中高分子微球基涂层的熔点或软化点为90～140℃，当电池温度升高时，高分子微球基涂层在短时间内熔融或溶胀，迅速堵塞聚烯烃微孔膜的孔径，实现隔膜的热关断效应，切断锂离子传递通道，防止电池内部短路；同时无机陶瓷基涂层中陶瓷颗粒具有耐高温性能，能有效阻止聚烯烃微孔膜收缩，避免正负极极片直接接触引起电池短路。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种锂离子电池复合隔膜、制备方法和应用，属于锂离子电池
。该复合隔膜包括聚烯烃微孔膜、涂覆在聚烯烃微孔膜一侧面上的高分子微球基涂层和涂覆在聚烯烃微孔膜另一侧面上的无机陶瓷基涂层；具有良好的透气性、保液性和耐高温性能，能显著提高电池的安全性和循环性能。复合隔膜中高分子微球基涂层的熔点或软化点为90～140℃，当电池温度升高时，高分子微球基涂层在短时间内熔融或溶胀，迅速堵塞聚烯烃微孔膜的孔径，实现隔膜的热关断效应，切断锂离子传递通道，防止电池内部短路；同时无机陶瓷基涂层中陶瓷颗粒具有耐高温性能，能有效阻止聚烯烃微孔膜收缩，避免正负极极片直接接触引起电池短路。【专利说明】-种锂离子电池复合隔膜、制备方法和应用
本专利技术具体涉及一种锂离子电池复合隔膜，同时还涉及该复合隔膜的制备方法和 应用，属于锂离子电池
。
技术介绍
电池隔膜是指在电池正极和负极之间一层薄的多孔材料，是电池中非常关键的部 分，对电池的安全性和成本有直接影响。它需要有高离子渗透率和好的机械强度，并对体系 例如电池的电解液中所用化学物质和溶剂具有长期稳定性。在电池中，隔膜必须完全使阴 极和阳极电极隔离，但同时使电解液透过，它还必须具有持久的弹性。 目前，传统的电池隔膜为多孔的有机聚合物膜，典型的有机隔膜是聚烯烃微孔膜， 如聚乙烯微孔膜和聚丙烯微孔膜。然而聚烯烃微孔膜用于电池隔膜主要存在如下问题：（1) 聚烯烃作为非极性材料，与强极性的电解液亲和性差，即隔膜的保液能力差；（2)聚烯烃微 孔膜多采用机械拉伸致孔，或机械拉伸后有机溶剂萃取致孔，再通过热定型制成，该膜具有 形状记忆效应，在温度较高时，隔膜趋向于恢复拉伸前膜的形状，热收缩性增强。虽然聚烯 烃的熔化温度较低，基材易在温度超过165°C以上产生熔化，使微孔消失，阻断离子传导即 所谓的熔断保护效应。但由于微孔聚烯烃膜发生熔化时，也伴随着体积收缩，膜面积缩小， 使隔膜失去正负极之间的阻隔作用，从而导致电池内部正负极发生短路，引起电池燃烧甚 至爆炸，产生安全隐患。 如何提高锂离子电池的安全性是当前研究的重要课题。而锂离子电池出现安全隐 患的主要原因是电池发生不可逆的电化学副反应产生了热失控。因此，提高隔膜的热稳定 性，提供一种耐高温且在高温下不易收缩的隔膜是提高锂离子电池安全性的重要保障。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种锂离子电池复合隔膜。 同时，本专利技术还提供一种锂离子电池复合隔膜的制备方法。 最后，本专利技术还提供一种锂离子电池复合隔膜在锂离子动力电池中的应用。 为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是： -种锂离子电池复合隔膜，包括聚烯烃微孔膜、涂覆在聚烯烃微孔膜一侧面上的 高分子微球基涂层和涂覆在聚烯烃微孔膜另一侧面上的无机陶瓷基涂层。 所述的锂离子电池复合隔膜的厚度为12?72 μ m ;其中，聚烯烃微孔膜的厚度为 8?60 μ m，高分子微球基涂层的厚度为2?6 μ m，无机陶瓷基涂层的厚度为2?6 μ m。 toon] 所述的聚烯烃微孔膜为常规的聚乙烯、单层聚丙烯、双层聚丙烯、聚丙烯/聚乙烯 /聚丙烯复合微孔膜等。 所述的高分子微球基涂层由以下质量百分含量的组分组成：高分子微球50? 98%、粘结剂2?50%。 所述的高分子微球的软化点或熔点低于聚烯烃微孔膜的热熔温度，优选为90? 140°C，进一步优选为100?130°C。当电池内局部过热时，高分子微球能迅速熔融或溶胀， 堵塞聚烯烃膜的孔径，降低隔膜的热关断温度。具体的，高分子微球可以为聚丙烯腈、聚苯 乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯类及醋酸乙烯酯类，聚乙烯、聚丙 烯类及聚丙烯/聚乙烯共聚物、聚丙烯/橡胶共聚物、聚乙烯/橡胶共聚物等高分子微球中 的一种或多种。 所述的高分子微球的粒径为0. 01?2. 0 μ m，进一步优选为0. 07?1. 5 μ m。在电 池正常使用时，高分子微球基涂层能保证聚烯烃微孔膜孔径的通畅，不妨碍锂离子的有效 传输；在电池温度升高时，高分子微球在短时间内熔融或溶胀，快速堵塞聚烯烃微孔膜的微 孔，实现隔膜的热关断效应，切断锂离子传递通道，防止电池内部短路。 所述的粘结剂为聚偏氟乙烯（PVDF)、丙烯酸酯类、丙烯酸类、聚乙烯醇（PVA)、羧 甲基纤维（CMC)、聚氨酯等常规粘结剂中的一种或多种。 所述的无机陶瓷基涂层由以下质量百分含量的组分组成：无机陶瓷颗粒60? 95%、粘结剂5?40%。 所述的无机陶瓷颗粒为A1203、Ti02、Si0 2、MgO、ZnO、Zr02、Sn02中的任意一种或多 种。无机陶瓷颗粒的粒径为〇. 01?2. 0 μ m，进一步优选为0. 05?1. 5 μ m。 所述的粘结剂同上。 一种锂离子电池复合隔膜的制备方法，包括以下步骤： (1)按照质量百分含量准确取各组分，将高分子微球和粘结剂混合，均匀分散在水 中，得高分子微球浆料备用； (2)将无机陶瓷颗粒和粘结剂混合，均匀分散在水中，得无机陶瓷浆料备用； (3)将高分子微球浆料、无机陶瓷浆料分别涂覆在聚烯烃微孔膜的两面，60? 85°C下烘干即得。 所述高分子微球浆料、无机陶瓷浆料的固含量分别为15?65%。 在制备过程中，可以先在聚烯烃微孔膜的一面涂覆无机陶瓷浆料，烘干后再在聚 烯烃微孔膜的另一面涂覆高分子微球浆料，烘干制得复合隔膜；也可以先在聚烯烃微孔膜 的一面涂覆高分子微球浆料，烘干后再在聚烯烃微孔膜的另一面涂覆无机陶瓷浆料，烘干 制得复合隔膜。 所述的涂覆方式为转移涂覆、逗号刮涂、凹版印刷、喷涂等。 -种锂离子电池复合隔膜在锂离子动力电池中的应用，所述的高分子微球基涂层 位于复合隔膜朝向电池负极的侧面，所述的无机陶瓷基涂层处于复合隔膜朝向电池正极的 侧面。 本专利技术的有益效果： 本专利技术中的锂离子电池复合隔膜具有良好的透气性、保液性和耐高温性能，能显 著提高电池的安全性和循环性能。复合隔膜中高分子微球基涂层的熔点或软化点为90? 140°C，当电池温度升高时，高分子微球基涂层在短时间内熔融或溶胀，迅速堵塞聚烯烃微 孔膜的孔径，实现隔膜的热关断效应，切断锂离子传递通道，防止电池内部短路；同时无机 陶瓷基涂层中陶瓷颗粒具有耐高温性能，能有效阻止聚烯烃微孔膜收缩，避免正负极极片 直接接触引起电池短路。另外，涂覆在复合隔膜两面的涂层均具有空隙，能显著提高复合隔 膜的孔隙率，弥补聚烯烃微孔膜和极片孔隙率低的缺陷，提高复合隔膜的保液能力，从而增 大锂离子电池的循环性能。 本专利技术中的复合隔膜具有保障锂离子电池耐高温且在高温下不易收缩的双重安 全机制，不易使电池发生短路，即使内部发生短路，也能快速切断锂离子传递通道，防止大 范围短路或过热现象出现。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术实施例1中锂离子电池复合隔膜的结构示意图； 图2为实施例1中锂离子电池复合隔膜高分子微球基涂层的SEM图； 图3为实施例1中锂离子电池复合隔膜无机陶瓷基涂层的SEM图； 图4为普通PP隔膜的SEM图； 图5为试验例1中复本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池复合隔膜，其特征在于：包括聚烯烃微孔膜、涂覆在聚烯烃微孔膜一侧面上的高分子微球基涂层和涂覆在聚烯烃微孔膜另一侧面上的无机陶瓷基涂层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：白莉，怀永建，王海文，张海峰，张国军，
申请(专利权)人：中航锂电洛阳有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41