隔膜及其制备方法、锂离子电池和电动汽车技术

本发明专利技术涉及锂离子电池隔膜技术领域，具体提供一种隔膜及其制备方法、锂离子电池和电动汽车。该制备方法包括以下步骤：提供表面具有阳离子官能团的改性多孔基膜；提供至少包含对位芳纶的涂覆液，对位芳纶以聚阴离子态的形式存在涂覆液中；将涂覆液涂覆于改性多孔基膜上，至少涂覆一次，经固化和干燥处理获得附着于改性多孔基膜表面的涂层，并由此得到隔膜。本发明专利技术的制备方法不需要胶粘剂即可实现对位芳纶在多孔基膜表面的涂覆，对位芳纶与多孔基膜通过化学键结合，具有良好的结合牢固度，由此得到的隔膜具有更薄的厚度、良好的耐热性，因而可广泛应用于锂离子电池中并能提高锂离子电池的安全性能和能量密度。

【技术实现步骤摘要】
隔膜及其制备方法、锂离子电池和电动汽车
本专利技术涉及锂离子电池隔膜
，特别涉及一种隔膜及其制备方法、锂离子电池和电动汽车。
技术介绍
隔膜在锂离子电池中主要起到隔离正极、负极的作用，防止正负极直接接触而发生短路，同时隔膜还起到导通锂离子的作用，因此一方面要求隔膜具有良好的绝缘功能，另一方面要求隔膜具有良好的锂离子导通性能。随着新能源汽车技术的飞速发展，对车用锂离子电池能量密度和安全性能提出了更高、更严格的要求。如要求隔膜在在满足绝缘性能和锂离子导通性能均良好的前提下，具有更高的机械强度、抗刺穿能力、耐热性以及热关断性能等。其中，隔膜耐热尺寸稳定性对车用锂离子电池的安全性能有至关重要的影响。目前商业化的隔膜基材主要是以聚烯烃隔膜为主，提升其耐热性能的主要方法是在聚烯烃隔膜的一面或者两面涂覆陶瓷涂层。而陶瓷涂层的厚度一般大于3μm，厚度过薄，耐热性提升不显著，而如果涂层厚度过厚，会降低锂离子电池的能量密度。虽然陶瓷涂层能够有效降低隔膜受热形变率，但是陶瓷涂层在锂离子电池充放电过程中容易发生脱落，锂离子电池容易出现内阻增大、循环性能变差等风险。对位芳纶材料具有强度高、耐热性能好等优点，其玻璃化转变温度大于300℃，热分解温度大于500℃，在热分解前无明显熔点，且密度比无机陶瓷更小，在同等涂覆厚度下，隔膜总体面密度更小，因而有望替代传统陶瓷材料。公开号为CN111019124A的中国专利技术专利申请提供一种芳纶涂布浆料的制备方法，具体是以对苯二胺和对苯二甲酰氯为聚合单体并添加部分碳酸二甲酯造孔剂制备得到涂覆浆料，通过这种方法获得稳定性有所提高的涂布浆料。但是，该专利技术申请的涂布浆料本质上是一种非稳定状态的浆料，从制备到涂覆以及涂覆结束一直在进行聚合反应，因此浆料的保存以及涂布的稳定性面临重大考验。公开号为CN110845957A的中国专利技术专利申请提供一种水性芳纶涂布液及其制备方法、锂离子电池及其隔膜。其以芳纶纳米纤维、胶粘剂、润湿剂、活性剂、造孔剂为原料，制成水性芳纶涂布液。此方法与常规陶瓷浆料的配制方法差异不大，芳纶纤维最终需要依靠额外添加的胶粘剂粘合固定在基材表面，因此，隔膜的耐热性受限于额外添加的胶粘剂的性能，且孔隙率也受限于胶粘剂。公开号为CN104993089A的中国专利技术专利申请提供一种芳纶涂覆的锂离子电池隔膜及其制备方法。其采用芳纶纤维配合极性溶剂、胶黏剂、助溶剂、乳化剂、分散剂等，制备得到涂覆浆料。通过添加胶黏剂虽一定程度上增加涂层与基材的粘结性，但隔膜的耐热性受到限制，且添加的乳化剂、分散剂等会一定程度上影响隔膜的机械强度。目前对位芳纶只有在强酸或强碱中才能获得溶解态的溶液，且溶解态的对位芳纶以聚阴离子形态存在，并非传统意义上的溶液，因此上述三项专利技术专利使用的芳纶为对位芳纶时，其在浆料中并非以溶液的形式存在而是以预聚体或者颗粒存在，并非以聚阴离子态的形式存在，其无法保证芳纶在基膜上的均匀性。
技术实现思路
本专利技术提供一种隔膜及其制备方法，旨在至少解决现有隔膜的制备方法需要胶粘剂等导致获得的隔膜耐热性能受限等问题。进一步地，提供一种使用了上述隔膜的锂离子电池及电动汽车。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种隔膜的制备方法，包括以下步骤：提供改性多孔基膜；所述改性多孔基膜表面具有阳离子官能团；提供至少包含有对位芳纶的涂覆液，所述对位芳纶以聚阴离子态的形式存在所述涂覆液中；将所述涂覆液涂覆于所述改性多孔基膜上，至少涂覆一次，经固化和干燥处理获得附着于所述改性多孔基膜表面的涂层，并由此得到隔膜。优选地，所述涂覆液的溶剂为二甲基亚砜和质子溶剂的混合溶剂；和/或，所述对位芳纶在所述涂覆液中的质量浓度为0.1％～5％；所述对位芳纶的数均分子量为5000～100000。优选地，所述质子溶剂在所述涂覆液中的质量百分含量为0.001％～2.0％；和/或，所述质子溶剂为甲醇、乙醇、去离子水中的至少一种。优选地，所述涂覆液的pH值为11～13.5；和/或，所述对涂覆液中还含有质量百分含量为0％～3％的纳米无机粒子。优选地，所述纳米无机粒子选自二氧化硅、氧化铝、氧化锆、勃姆石中的至少一种；和/或，所述纳米无机粒子的粒径为10nm～600nm。优选地，所述改性多孔基膜的孔隙率为30％～70％；和/或，所述改性多孔基膜选自聚烯烃类改性多孔基膜、聚偏二氟乙烯改性多孔基膜、其他无纺布改性多孔基膜中的任一种。以及，一种采用上述所述的隔膜的制备方法制备得到的隔膜，所述隔膜包括改性多孔基膜和附着于所述改性多孔基膜表面的涂层；所述涂层为对位芳纶涂层或者为对位芳纶和纳米无机粒子的混合涂层，或者所述涂层包括对位芳纶涂层和点缀于所述对位芳纶涂层表面的纳米无机粒子。优选地，所述改性多孔基膜的至少一表面上具有所述涂层；所述涂层的厚度为0.1μm～5μm。相应地，一种锂离子电池，包括隔膜，所述隔膜为上述所述的隔膜。以及，一种电动汽车，包括若干锂离子电池模组单元，所述锂离子电池模组单元中的单节锂离子电池为如上所述的锂离子电池。本专利技术的有益技术效果为：相对于现有技术，本专利技术提供的隔膜的制备方法，由于采用具有阳离子官能团的改性多孔基膜和聚阴离子态的对位芳纶涂覆液为原料，聚阴离子态的对位芳纶涂覆液涂覆于改性多孔基膜表面时，聚阴离子态的对位芳纶与改性多孔基膜表面的阳离子官能团通过化学键形成强有力的结合，从而提高对位芳纶涂层与多孔基膜的结合牢固度，并且省去了涂覆液中的胶粘剂，解决了对位芳纶涂层在多孔基膜表面附着力差的问题，同时得获得的涂层厚度可以达到0.5μm及以下，并且表现出良好的耐热性能。本专利技术提供的隔膜包括改性多孔基膜和附着于改性多孔基膜表面的对位芳纶涂层，对位芳纶涂层与改性多孔基膜通过化学键进行结合，表现出牢固的附着效果，并且整个隔膜具有良好的耐热性能。本专利技术提供的锂离子电池，由于其隔膜为由聚阴离子态的对位芳纶涂覆在改性多孔基膜表面形成的隔膜，因此具有良好的耐热性能，且隔膜厚度相对于陶瓷涂层隔膜的厚度更薄，锂离子电池的能量密度因此得到一定的提高。本专利技术提供的电动汽车，由于其单节锂离子电池的隔膜具有良好的耐热性能，使得电动汽车的安全性能得到一定幅度的提高，且单节锂离子电池的隔膜厚度薄，锂离子电池能量密度大，也使得相同锂离子电池数量下的电动汽车相对于以陶瓷涂层隔膜为锂离子电池隔膜的电动汽车具有更高的能量密度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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。此外，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本专利技术的保护范围构成限制。其中：图1为本专利技术多孔基膜的改性方法流程示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n提供改性多孔基膜；所述改性多孔基膜表面具有阳离子官能团；/n提供至少包含有对位芳纶的涂覆液，所述对位芳纶以聚阴离子态的形式存在所述涂覆液中；/n将所述涂覆液涂覆于所述改性多孔基膜上，至少涂覆一次，经固化和干燥处理获得附着于所述改性多孔基膜表面的涂层，并由此得到隔膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供改性多孔基膜；所述改性多孔基膜表面具有阳离子官能团；
提供至少包含有对位芳纶的涂覆液，所述对位芳纶以聚阴离子态的形式存在所述涂覆液中；
将所述涂覆液涂覆于所述改性多孔基膜上，至少涂覆一次，经固化和干燥处理获得附着于所述改性多孔基膜表面的涂层，并由此得到隔膜。


2.根据权利要求1所述的隔膜的制备方法，其特征在于，所述涂覆液的溶剂为二甲基亚砜和质子溶剂的混合溶剂；
和/或，
所述对位芳纶在所述涂覆液中的质量浓度为0.1％～5％；所述对位芳纶的数均分子量为5000～100000。


3.根据权利要求1所述的隔膜的制备方法，其特征在于，所述质子溶剂在所述涂覆液中的质量百分含量为0.001％～2.0％；
和/或，
所述质子溶剂为甲醇、乙醇、去离子水中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的隔膜的制备方法，其特征在于，所述涂覆液的pH值为11～13.5；
和/或，
所述涂覆液中还含有质量百分含量为0％～3％的纳米无机粒子。


5.根据权利要求4所述的隔膜的制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：林峰，程忠，李娟娟，李国龙，
申请(专利权)人：欣旺达电动汽车电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44