本发明专利技术涉及一种锂离子电池用复合隔膜，其包括：(a)具有孔的多孔基板；以及(b)有机/无机复合层，其用包含无机颗粒和一种或多种选自聚醚酰亚胺、聚芳醚酮和聚间苯二甲酰间苯二胺的聚合物粘结剂以及任选的高温闭孔材料的混合物涂覆多孔基板的至少一个表面或多孔基板的部分表面区域而形成，其中无机颗粒相互连接且通过所述聚合物粘结剂固定，并且无机颗粒之间的间隙形成孔。该隔膜上的有机/无机复合层不仅牢固地粘结于多孔基板上，而且有机/无机复合层中的聚合物粘结剂在电解液中基本上不溶胀，并且还具有良好的抗热收缩性，从而保证锂离子电池的安全性能。此外，本发明专利技术还涉及制备本发明专利技术复合隔膜的方法和包含该复合隔膜的离子电池。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种锂离子电池用隔膜，该隔膜为一种复合隔膜。本专利技术还涉及制备所述复合隔膜的方法和包含所述复合隔膜的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池由于具有比能量密度高、循环性能好及对环境无污染等优点，已经在手机、录像机、平板电脑等通讯电子产品中获得广泛的应用。近年来，随着电极材料安全性能的提高，锂离子电池在电动车、电动自行车、电动工具等一些大功率动力电池方面也已经开始使用。动力锂离子电池具有比通讯锂离子电池更高的功率/能量密度，因而对动力锂离子电池的安全性能提出了更高的要求。隔膜在锂离子电池中起着阻隔正负极和提供锂离子传输通道的作用，而隔膜的高温热稳定性能将直接影响动力锂离子电池的安全性能。针对现有隔膜性能的不足，很多专利报道了具有更好耐高温热稳定性能的动力锂离子电池隔膜，包括使用非织造的聚合物纤维或玻璃纤维为载体，通过涂覆无机涂层材料制备有机/无机的复合隔膜，如CN1735983、CN1679182、CN1717820、CN1717821、CN1883063、CN1868012、CN1638850和CN1851957等。这些以非织造或纺织纤维为载体的复合隔膜由于纤维的堆积形成大的孔隙，复合隔膜中可能会存在与电极材料尺寸相当的微米级孔道，脱落的电极材料充放电过程中有可能在电极间迁移而引起电池性能的降低，甚至短路，因而存在安全隐患。现有市场化的聚烯烃隔膜孔径通常为30-100nm，小于电极材料的颗粒尺寸，能有效地阻隔脱落的电极材料在电池内部的迁移。因此，为了解决以纤维为载体形成的复合隔膜中存在的大孔问题，很多专利报道了以聚烯烃隔膜为载体的复合隔膜的研究。在CN101662042中公开了一种能与电解液形成凝胶的复合隔膜的制造方法。在CN101989651中公开了一种含离子聚合物的交联陶瓷涂层隔膜及其制备方法。在CN101281961中公开了一种锂离子电池隔膜的涂层组合物，可用于涂覆聚烯烃隔膜。在CN101317284中公开了一种以无机多孔颗粒与粘合剂在多孔基板表面涂覆形成的复合隔膜。在CN101343374中公开了一种在聚烯烃隔膜表面涂覆温敏涂层制备复合隔膜的方法。在以上制备聚烯烃复合隔膜中，使用的粘结剂是聚偏氟乙烯、聚丙烯酸酯、聚氨酯等，这些粘合剂具有低的玻璃化温度(<100℃)或熔点，同时这些材料在锂离子电池的电解液(碳酸二甲酯、碳酸二乙酯等)中溶胀或形成凝胶，所以虽然制备的复合隔膜在干态具有很好的耐热收缩性能，但在装入电池注入电解液后，粘结剂与电解液会形成凝胶或溶胀，干态时所具有的耐热收缩性能并没有在液态电解液中保持。因此，需要开发一种在电解液中不溶胀，同时具有更好耐高温性能的复合隔膜，从而保证锂离子电池的安全性能。
技术实现思路
鉴于上述现有技术状况，本专利技术的专利技术人在锂离子电池用隔膜方面进行了广泛而又深入的研究，以期发现一种在电解液中基本不溶胀并且耐热性好的隔膜，尤其是具有低收缩率的隔膜，从而提高锂离子电池的安全性。结果发现，通过使用包含无机颗粒和选自聚醚酰亚胺、聚芳醚酮和聚间苯二甲酰间苯二胺的聚合物粘结剂以及任选的高温闭孔材料的混合物涂覆多孔基板的表面而形成的复合隔膜可以实现上述目的。本专利技术人正是基于前述发现完成了本专利技术。因此，本专利技术的一个目的是提供一种锂离子电池用复合隔膜，该隔膜上的有机/无机复合层不仅牢固地粘结于多孔基板上，而且有机/无机复合层中的聚合物粘结剂在电解液中基本上不溶胀，并且还具有良好的抗热收缩性，从而保证锂离子电池的安全性能。本专利技术的另一目的是提供一种制备本专利技术复合隔膜的方法。本专利技术的再一目的是提供一种包括本专利技术复合隔膜的锂离子电池。为了实现上述技术问题，本专利技术采用的技术方案可概括如下：1.一种锂离子电池用复合隔膜，其包括：(a)具有孔的多孔基板；以及(b)有机/无机复合层，其用包含无机颗粒和一种或多种选自聚醚酰亚胺、聚芳醚酮和聚间苯二甲酰间苯二胺的聚合物粘结剂以及任选的高温闭孔材料的混合物涂覆多孔基板的至少一个表面或多孔基板的部分表面区域而形成，其中无机颗粒相互连接且通过所述聚合物粘结剂固定，并且无机颗粒之间的间隙形成孔，优选所述聚醚酰亚胺、聚芳醚酮和聚间苯二甲酰间苯二胺各自的特性粘度为0.2-0.9dl/g。2.如第1项所述的复合隔膜，其中聚合物粘结剂为酚酞聚芳醚酮。3.如第1或2项所述的复合隔膜，其中在所述有机/无机复合层中，基于该复合层的总重量，聚合物粘结剂的含量为3-25重量％，和无机颗粒的含量为50-95重量％；优选的是，聚合物粘结剂的含量为5-15重量％，和无机颗粒的含量为60-90重量％。4.如第1-3项中任一项所述的复合隔膜，其中所述无机颗粒的平均粒度为0.01-2.0μm，优选为0.05-1.5μm，尤其为0.1-1.0μm，并且熔点或热分解温度高于500℃。5.如第1-4项中任一项所述的复合隔膜，其中所述无机颗粒为选自下组中的一种或多种：氧化铝、二氧化硅、二氧化锆、氧化镧、二氧化钛、硫酸钡和碳酸钙。6.如第1-5项中任一项所述的复合隔膜，其中所述多孔基板为多孔的聚乙烯基板、多孔的聚丙烯基板或多孔的聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合基板。7.如第1-6项中任一项所述的复合隔膜，其中所述多孔基板的孔隙率为40-60％；和/或所述高温闭孔材料为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡或其混合物。8.如第1-7项中任一项所述的复合隔膜，其中所述有机/无机复合层的厚度为1-10μm，优选为2-5μm；和/或，所述多孔基板的厚度为10-30μm，优选为15-25μm。9.一种制备根据第1-8项中任一项所述的复合隔膜的方法，包括如下步骤：将聚合物粘结剂溶解于溶剂中形成聚合物溶液，将聚合物粘结剂的反溶剂加入所得聚合物溶液中以形成聚合物粘结剂的悬浊液，然后加入任选的分散剂和加入无机颗粒以及任选的高温闭孔材料，形成涂覆液，将所得涂覆液涂覆于具有孔的多孔基板的一个或多个表面上或者多孔基板的部分表面区域上，然后干燥。10.一种锂离子电池，其包括：(i)正极片，(b)负极片，(c)置于正极片和负极片之间的隔膜，该隔膜为根据第1-8项中任一项所述的复合隔膜，和(d)电解质，所述锂离子电池优选为动力锂离子电池。具体实施方式根据本专利技术的一个方面，提供了一种锂离子电池用复合隔膜，其包括：(a)具有孔的多孔基板；以及(b)有机/无机复合层，其用包含无机颗粒本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子电池用复合隔膜，其包括：(a)具有孔的多孔基板；以及(b)有机/无机复合层，其用包含无机颗粒和一种或多种选自聚醚酰亚胺、聚芳醚酮和聚间苯二甲酰间苯二胺的聚合物粘结剂以及任选的高温闭孔材料的混合物涂覆多孔基板的至少一个表面或多孔基板的部分表面区域而形成，其中无机颗粒相互连接且通过所述聚合物粘结剂固定，并且无机颗粒之间的间隙形成孔，优选所述聚醚酰亚胺、聚芳醚酮和聚间苯二甲酰间苯二胺各自的特性粘度为0.2‑0.9dl/g。
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用复合隔膜，其包括：
(a)具有孔的多孔基板；以及
(b)有机/无机复合层，其用包含无机颗粒和一种或多种选自聚醚酰亚
胺、聚芳醚酮和聚间苯二甲酰间苯二胺的聚合物粘结剂以及任选的高温闭
孔材料的混合物涂覆多孔基板的至少一个表面或多孔基板的部分表面区域
而形成，其中无机颗粒相互连接且通过所述聚合物粘结剂固定，并且无机
颗粒之间的间隙形成孔，优选所述聚醚酰亚胺、聚芳醚酮和聚间苯二甲酰
间苯二胺各自的特性粘度为0.2-0.9dl/g。
2.如权利要求1所述的复合隔膜，其中聚合物粘结剂为酚酞聚芳醚酮。
3.如权利要求1或2所述的复合隔膜，其中在所述有机/无机复合层中，
基于该复合层的总重量，聚合物粘结剂的含量为3-25重量％，和无机颗粒
的含量为50-95重量％；优选的是，聚合物粘结剂的含量为5-15重量％，
和无机颗粒的含量为60-90重量％。
4.如权利要求1-3中任一项所述的复合隔膜，其中所述无机颗粒的平
均粒度为0.01-2.0μm，优选为0.05-1.5μm，尤其为0.1-1.0μm，并且熔点或
热分解温度高于500℃。
5.如权利要求1-4中任一项所述的复合隔膜，其中所述无机颗粒为选
自下组中的一种或多种：氧化铝、二氧化硅、二氧化锆、氧化镧、二氧化<...
【专利技术属性】
技术研发人员：周建军，王晶，李林，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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