锂离子电池隔膜及其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术提供一种锂离子电池隔膜及其制备方法和锂离子电池。锂离子电池隔膜，包括基膜以及涂覆在所述基膜表面的涂层；所述涂层的原料包括：二甲基乙酰胺80

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池隔膜及其制备方法和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池隔膜及其制备方法和锂离子电池。

技术介绍

[0002]近年来锂离子电池尤其是软包电池消费大幅增长，市场空间巨大。不同于方形、圆柱、铝壳电池，软包电池采用铝塑封装膜作为电池的外壳，铝塑膜的厚度约110μm或更薄，外观柔软易变形。当电池失效时，电池胀气，铝塑膜鼓起，不会导致电池内部因压力增大而导致的壳体破碎。此外，软包电池重量比同等容量的钢壳电池轻40％、比同等规格的钢壳电池的容量高10～15％、内阻较小、设计灵活。
[0003]现有技术中的聚烯烃隔膜，其主要问题包括：1.在涂覆过程中，涂层物质会进入基膜的微孔内部，导致基膜微孔被堵塞，孔的通透性变差，影响电池的倍率放电特性；2.在电池生产过程中，隔膜要经过2次加热、加压的热压工序，一次是在电芯注液前，一次是在注液后，在热压、尤其是注液后，涂层被电解液浸泡溶胀，成为软相，热压时，涂层极易发生厚度变薄、孔径堵塞的情况；3.普遍存在隔膜对电解液的吸液保液能力差的问题。
[0004]有鉴于此，特提出本申请。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池隔膜及其制备方法和锂离子电池，以解决上述问题。
[0006]为实现以上目的，本专利技术特采用以下技术方案：
[0007]一种锂离子电池隔膜，包括基膜以及涂覆在所述基膜表面的涂层；
[0008]所述涂层的原料，以质量百分比计，包括：二甲基乙酰胺80-93％、聚偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物2-10％、α晶型陶瓷2-15％和γ晶型陶瓷2-15％。
[0009]通过在涂层中加入二甲基乙酰胺(DMAC)和聚偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)，使得涂层成为油性涂层，可以提高隔膜与极板之间的粘合度，增加电芯的挺度，从而改善软包电池的安全性。此外，油性PVDF隔膜因与极板之间的间距小，可以有效减小电芯的厚度，在同等规格尺寸条件下，增加电池的容量；而且对电解液的吸液保液量大，有助于提高电池的循环性能。α晶型陶瓷作为涂层的骨架，主要作用是提供耐压缩的支撑力；γ晶型陶瓷其较大的比表面积可用于调控物料粘度。采用这两种陶瓷，可以有效避免其他成孔剂的使用，以及其他成孔剂清洗不干净导致的电池副反应的发生；此外，废液处理成分少，处理难度小。
[0010]可选地，所述涂层的原料，以质量百分比计，二甲基乙酰胺可以为80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％以及80-93％之间的任一值；聚偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物可以为2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％以及2-10％之间的任一值；α晶型陶瓷可以为2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、
11％、12％、13％、14％、15％以及2-15％之间的任一值；γ晶型陶瓷可以为2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％以及2-15％之间的任一值。
[0011]优选地，所述涂层设置在所述基膜的长度方向和宽度方向组成的两个表面；
[0012]优选地，所述涂层的单侧厚度为3-5μm。
[0013]对涂层厚度的优选，使得电池内部进行两次热压之后，可以获得厚度、比能量和吸液量之间的平衡，使得隔膜的性能达到多方面的最佳。厚度越小比能量越高，而厚度越大相对吸收的电解液越多，电池的循环寿命也越长。
[0014]可选地，所述涂层的单侧厚度可以为3μm、4μm、5μm以及3-5μm之间的任一值。
[0015]优选地，所述α晶型陶瓷为亚微米级颗粒，所述γ晶型陶瓷为纳米级颗粒；
[0016]优选地，所述α晶型陶瓷为α-Al2O3，所述γ晶型陶瓷为γ-Al2O3。
[0017]选择α晶型陶瓷和γ晶型陶瓷作为成孔剂，并对其粒径进行选择，采用大小颗粒混搭，构建类似于钢筋混凝土的结构，有效避免膜的压缩导致的电池失效，使得本申请获得的孔为大孔径、深邃型结构，而非现有技术中的层状网络结构，在热压过程中不会像网络状孔那样互相堵塞，能够在热压过程中仍然保持通透，使得电池能够保持优异的倍率放电特性。
[0018]可选地，所述基膜为具有微孔的聚烯烃薄膜；
[0019]优选地，所述基膜的厚度为7-9μm。
[0020]基膜的厚度的控制，使得本申请得到的隔膜整体厚度在13-19μm，经过两次热压之后最终厚度能控制在10-15μm之间，这样的厚度既能够获得较高的比能量，又能够获得较好的循环性能和寿命，安全性能也较好。
[0021]可选地，所述基膜的厚度可以为7μm、8μm、9μm以及7-9μm之间的任一值。
[0022]一种所述的锂离子电池隔膜的制备方法，包括：
[0023]在基膜的表面涂覆二甲基乙酰胺，使用所述原料混合得到浆料，待所述基膜透明后涂覆所述浆料得到所述涂层；
[0024]将涂覆有所述涂层的所述基膜依次送入凝固浴系统和水洗系统进行处理得到所述锂离子电池隔膜。
[0025]使用二甲基乙酰胺对基膜的孔隙进行预先填充，然后再进行涂层浆料的涂覆，可以有效避免涂层浆料物质进行基膜微孔内部。
[0026]通过本申请提供的制备方法加工得到的隔膜，整个隔膜的孔的通透性好，为电池的倍率放电特性提供较好的离子传输通道
[0027]优选地，所述浆料的温度为25-35℃；
[0028]优选地，涂覆所述浆料时，所述基膜的涂覆张力小于或等于30N/m。
[0029]对浆料温度和涂覆张力进行优选，有利用控制涂覆的效果。
[0030]可选地，所述浆料的温度可以为25℃、26℃、27℃、28℃、29℃、30℃、31℃、32℃、33℃、34℃、35℃以及25-35℃。
[0031]优选地，所述凝固浴系统包括依次设置的一级凝固浴、二级凝固浴和三级凝固浴；
[0032]优选地，所述一级凝固浴中二甲基乙酰胺水溶液的质量浓度为70-90％，所述二级凝固浴中二甲基乙酰胺水溶液的质量浓度为40-70％，所述三级凝固浴中二甲基乙酰胺水溶液的质量浓度为10-40％；
[0033]优选地，所述水洗系统中二甲基乙酰胺水溶液的质量浓度小于等于3％。
[0034]采用高浓度塑化浴系统，延缓液液相分离时间，控制分相速度，调节孔径，避免涂层受力变形堵孔。
[0035]可选地，所述一级凝固浴中二甲基乙酰胺水溶液的质量浓度可以为70％、75％、80％、85％、90％以及70-90％之间的任一值，所述二级凝固浴中二甲基乙酰胺水溶液的质量浓度可以为40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％以及40-70％之间的任一值，所述三级凝固浴中二甲基乙酰胺水溶液的质量浓度可以为10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％以及10-40％之间的任一值；所述水洗系统中二甲基乙酰胺水溶液的质量浓度可以为0.1％、0.5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池隔膜，其特征在于，包括基膜以及涂覆在所述基膜表面的涂层；所述涂层的原料，以质量百分比计，包括：二甲基乙酰胺80-93％、聚偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物2-10％、α晶型陶瓷2-15％和γ晶型陶瓷2-15％。2.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述涂层设置在所述基膜的长度方向和宽度方向组成的两个表面；优选地，所述涂层的单侧厚度为3-5μm。3.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述α晶型陶瓷为亚微米级颗粒，所述γ晶型陶瓷为纳米级颗粒；优选地，所述α晶型陶瓷为α-Al2O3，所述γ晶型陶瓷为γ-Al2O3。4.根据权利要求1-3任一项所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述基膜为具有微孔的聚烯烃薄膜；优选地，所述基膜的厚度为7-9μm。5.一种权利要求1-4任一项所述的锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括：在基膜的表面涂覆二甲基乙酰胺，使用所述原料混合得到浆料，待所述基膜透明后涂覆所述浆料得到所述涂层；将涂覆有所述涂层的所述基膜依次送入凝固浴系统和水洗系统进行处理得到所述锂离子电池隔膜。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述浆料的温度为25-35℃；...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨波，姜玉珍，刘鹏，杨明辉，栾宇，
申请(专利权)人：青岛蓝科途膜材料有限公司，
类型：发明
国别省市：