一种复合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复合隔膜及其制备方法和锂离子电池。所述复合隔膜包括依次层叠的基层、涂覆在基层表面的固态电解质层以及位于固态电解质层表面的多孔层；所述多孔层为PTFE纳米纤维膜或PTFE微孔膜层。本发明专利技术通过直接使用PTFE纳米纤维膜或PTFE微孔膜层，而并非采用现有技术中配置聚四氟乙烯浆料而后进行涂覆的方式，只需通过干燥即可得到复合隔膜，不需要使用热压技术，避免了孔结构破坏，保证了隔膜的透气性。此外，制备得到的复合隔膜更加轻薄，表面粗糙度小，有利于降低隔膜和电极材料之间的电阻。的电阻。

A composite diaphragm and its preparation method and lithium ion battery

【技术实现步骤摘要】
一种复合隔膜及其制备方法和锂离子电池


[0001]本专利技术属于隔膜材料
，具体涉及一种复合隔膜及其制备方法和锂离子电池。

技术介绍

[0002]相比于传统的铅酸电池，锂离子电池由于具有电压高、能量密度高、寿命长和高安全等优点受到了大量的关注，也被广泛应用于便携式电子设备、智能电网以及电动汽车等领域。
[0003]锂电池的主要结构分为正极材料、负极材料、电解质以及隔膜四大部分，隔膜作为电池组成的重要部分，起到了物理隔绝正极材料和负极材料的作用，避免二者直接接触发生短路，同时具有隔绝电子和允许锂离子传输的效果。传统的锂离子电池隔膜多采用聚烯烃类隔膜，例如聚丙烯或聚乙烯，随着对电池性能要求的提高，单纯的普通隔膜已难以满足要求。
[0004]目前，在隔膜基材设置固态电解质层和PTFE聚合物层来提高隔膜的性能是已知的。但是固态电解质层由于涂布困难以及厚度较大，使得电池内阻升高，为此，如何改进制备方法修正复合隔膜的各层结构，使得隔膜满足电池轻量化、轻薄化的趋势是十分重要的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种复合隔膜及其制备方法和锂离子电池。本专利技术利用在基层表面涂覆了固态电解质层以及覆盖了多孔层，只需通过干燥即可得到复合隔膜，不需要使用热压技术，避免了孔结构破坏，保证了隔膜的透气性。
[0006]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种复合隔膜，所述复合隔膜包括依次层叠的基层、涂覆在基层表面的固态电解质层以及位于固态电解质层表面的多孔层；
[0008]所述多孔层为聚四氟乙烯(PTFE)纳米纤维膜或聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜层。
[0009]本专利技术通过直接使用PTFE纳米纤维膜或PTFE微孔膜层，而并非采用现有技术中配置聚四氟乙烯浆料而后进行涂覆的方式，只需通过干燥即可得到复合隔膜，不需要使用热压技术，避免了孔结构破坏，保证了隔膜的透气性。此外，制备得到的复合隔膜更加轻薄，表面粗糙度小，有利于降低隔膜和电极材料之间的电阻。
[0010]优选地，所述多孔层的孔隙率为50
‑
80％，优选为75
‑
80％，例如可以为50％、 52％、55％、57％、60％、62％、65％、67％、70％、72％、73％、75％、78％、 80％。
[0011]本专利技术中，合适的孔隙率一方面能够提高隔膜的透气性，提高辊压过程中气体的逸出，并保证电池使用过程中的性能保持，但过高的孔隙率不利于膜层的稳定，在常温辊压的情况下，聚合物膜层容易损坏。
[0012]优选地，所述多孔层的厚度为0.1
‑
3μm，例如可以为0.1μm、0.3μm、0.5μm、 0.7μm、1
μm、1.2μm、1.5μm、1.7μm、2μm、2.2μm、2.5μm、2.7μm、3μm。
[0013]在本专利技术中，通过调整多孔层的厚度，厚度过薄则会不利于膜层的成型，厚度过厚则会导致内阻增大。
[0014]优选地，所述基层的材料为PE、PP或PE/PP材料。其中PE/PP材料是指 PE和PP的组合。
[0015]优选地，所述基层的材料的孔隙率为20
‑
80％，优选为40
‑
60％，进一步优选为40
‑
50％，例如可以为20％、25％、30％、35％、40％、42％、45％、48％、 50％、52％、55％、58％、60％、65％、70％、75％、80％。
[0016]优选地，所述基层的厚度为5
‑
30μm，优选为8
‑
12μm，例如可以为5μm、6μm、 8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、15μm、20μm、22μm、25μm、28μm、30μm。
[0017]优选地，所述固态电解质层为无机固态电解质层或聚合物固态电解质层。
[0018]优选地，所述无机固态电解质层包括氧化物固态电解质层、硫化物固态电解质层或卤化物固态电解质层中的至少一种。
[0019]在本专利技术中，氧化物固态电解质层包括石榴石陶瓷、LISICON型氧化物、 NASICON型氧化物或钙钛矿型陶瓷中的任意一种或多种。例如可以为 Li
6.5
La3Zr
1.75
Te
0.25
O
12
、Li7La3Zr2O
12
、Li
6.2
Ga
0.3
La
2.95
Rb
0.05
Zr2O
12
、 Li
6.85
La
2.9
Ca
0.1
Zr
1.75
Nb
0.25
O
12
、Li
6.25
Al
0.25
La3Zr2O
12
、Li
6.75
La3Zr
1.75
Nb
0.25
O
12
或 Li
6.75
La3Zr
1.75
Nb
0.25
O
12
以及其中至少两种的组合。
[0020]在本专利技术中，LISICON型氧化物包括Li
14
Zn(GeO4)4、Li
3+x
(P1‑
x
Si
x
)O4(其中 0<x<1)、Li
3+x
Ge
x
V1‑
x
O4(其中0<x<1)以及其中至少两种的组合。
[0021]在本专利技术中，NASICON型氧化物的化学式为LiMM
′
(PO4)3，其中M和M
′
独立地选自Al、Ge、Ti、Sn、Hf、Zr或La。例如可以为Li
1+x
Al
x
Ge2‑
x
(PO4)3(LAGP) (其中0≤x≤2)、Li
1+x
Al
x
Ti2‑
x
(PO4)3(LATP)(其中0≤x≤2)、Li
1+x
Y
x
Zr2‑
x
(PO4)
3 (LYZP)(其中0≤x≤2)、Li
1.3
Al
0.3
Ti
1.7
(PO4)3、LiTi2(PO4)3、LiGeTi(PO4)3、 LiGe2(PO4)3或LiHf2(PO4)3以及其中至少两种的组合。
[0022]在本专利技术中，钙钛矿型陶瓷包括Li
3.3
La
0.53
TiO3、LiSr
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合隔膜，其特征在于，所述复合隔膜包括依次层叠的基层、涂覆在基层表面的固态电解质层以及位于固态电解质层表面的多孔层；所述多孔层为PTFE纳米纤维膜或PTFE微孔膜层。2.根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于，所述多孔层的孔隙率为50
‑
80％，优选为75
‑
80％。3.根据权利要求1或2所述的复合隔膜，其特征在于，所述多孔层的厚度为0.1
‑
3μm。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的复合隔膜，其特征在于，所述基层的材料为PE、PP或PE/PP材料；优选地，所述基层的材料的孔隙率为20
‑
80％，优选为40
‑
60％，进一步优选为40
‑
50％；优选地，所述基层的厚度为5
‑
30μm，优选为8
‑
12μm。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的复合隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：李峥，冯玉川，刘京亮，陈凯，何泓材，
申请(专利权)人：苏州清陶新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：