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。所述复合隔膜包括微孔膜以及设置在微孔膜至少一侧的第一涂层；所述第一涂层包括聚合物和第一混合固态电解质；所述第一涂层进行化学交联固化；所述第一混合固态电解质包括第一无机固态电解质和第一聚合物固态电解质；所述第一涂层中聚合物和第一混合固态电解质的质量百分比为(85～99):(1～15)。本发明专利技术提供的复合隔膜具备良好的粘结性能、高离子电导率和热复合强度。率和热复合强度。

【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]二次电池作为新能源汽车重要的电能储存装置，其主要由电极和隔离膜层叠制成。首先，在二次电池的使用过程中，随着电极在电解质溶剂中发生溶胀和反复脱嵌离子引起的体积膨胀现象，使得电极发生卷曲褶皱，进而引发二次电池鼓胀变形，挤压用电设备，并造成用电设备发生损坏。其次，电极产生的卷曲褶皱容易在电极与隔离膜之间形成空隙，空隙处的离子迁移路径受阻，故二次电池的容量产生降低。此外，空隙处的电极由于没有电解质溶剂的浸润而易于发生金属析出，造成电池产生安全隐患。
[0003]对于上述问题，现有技术中公开了将隔离膜与电极粘结的技术方案。例如，CN104332578A公开了将陶瓷颗粒与聚合物颗粒以及粘结剂混合制桨，并将浆料涂覆于聚烯烃多孔膜的一层或两侧，而后通过热压利用聚合物颗粒将极片与隔膜粘结在一起。CN102683629A公开了将高分子聚合物溶解在油性溶剂中形成高分子聚合物浆料，将其涂覆在隔膜本体两侧，烘干制备成电池隔膜，而后利用热压的方式将电池极片和隔膜进行一体化制备。
[0004]一方面，上述技术方案采用的聚合物颗粒或高分子聚合物需要在高温高压条件下与电极表面铆合，并和电极表面的粘结剂热熔实现粘结。因此，聚合物需要在高温下与多孔基膜之间具备高粘结力。另一方面，聚烯烃多孔膜因具有较强的非极性，故其与水的亲和性较差，以水性溶剂制备得到的聚合物涂层与聚烯烃多孔膜之间的粘结性较弱，易于从聚烯烃多孔膜表面剥离，造成隔离膜与电极之间的粘结性较低。此外，以油性溶剂制备得到的聚合物涂层尽管增强了与聚烯烃多孔膜的亲和性，但聚合物涂层往往需要二次成孔，且聚合物涂层易渗透到聚烯烃多孔膜的孔洞内造成堵塞，造成离子迁移路径受阻。
[0005]因此，在本领域中，亟需开发一种复合隔膜，其不仅能够与电极之间具备良好的粘结力，同时兼具高离子电导率和耐高温性能。

技术实现思路

[0006]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。本专利技术提供的复合隔膜具备良好的粘结性能、热复合强度和高离子电导率。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种复合隔膜，所述复合隔膜包括微孔膜以及设置在微孔膜至少一侧的第一涂层；
[0009]所述第一涂层包括聚合物和第一混合固态电解质；
[0010]所述第一涂层进行化学交联固化；
[0011]所述第一混合固态电解质包括第一无机固态电解质和第一聚合物固态电解质；
[0012]所述第一涂层中聚合物和第一混合固态电解质的质量百分比为(85～99):(1～15)。
[0013]一方面，本专利技术通过在第一涂层中加入第一混合固态电解质，第一混合固态电解质作为粘结剂，通过化学交联增强在微孔膜表面的附着力及其自身的机械强度，使第一涂层牢牢固定在微孔膜的表面，复合隔膜获得高的粘结性能。同时，复合隔膜上的第一涂层与电极热复合后，由于第一涂层不易于从微孔膜表面剥离，使复合隔膜牢牢固定在电极上，凭借微孔膜自身的高强度束缚住电极的卷曲褶皱，因此复合隔膜获得高的热复合强度。
[0014]另一方面，以第一混合固态电解质的粘结剂在出现堵塞微孔膜孔洞时，以及聚合物或无机物过度堆积造成第一涂层内空隙过少时，第一混合固态电解质能够为离子提供通道，进而提高离子通过性，因此复合隔膜获得高的离子电导率。
[0015]需要说明的是，本专利技术中复合隔膜的粘结性能指的是第一涂层与微孔膜之间不易发生剥离。
[0016]此外，本专利技术通过调控聚合物和第一混合固态电解质的质量百分比，使得复合隔膜兼具较高的粘结性能、热复合强度以及离子电导率，第一混合固态电解质的质量百分比过低则会降低复合隔膜的粘结性能和热复合强度，反之则会降低复合隔膜的热复合强度和离子电导率。
[0017]在本专利技术中，所述第一涂层中聚合物和第一混合固态电解质的质量百分比为(85～99):(1～15)，优选为(92～99):(1～8)，例如可以为85:15、88:12、90:10、92:8、93:7、94:6、95:5、96:4、97:3、98:2、99:1等。
[0018]优选地，所述第一混合固态电解质中第一聚合物固态电解质与第一无机固态电解质的质量百分比为(50～99):(1～50)，优选为(65～98):(2～35)，例如可以为50:50、52:48、55:45、58:42、60:40、62:38、65:35、68:32、70:20、72:28、75:25、78:22、80:20、82:18、85:15、88:12、90:10、92:8、95:5、98:2、99:1等。
[0019]在本专利技术中，通过调整第一聚合物固态电解质与第一无机固态电解质的质量百分比，使得复合隔膜兼具较高的粘结性能、热复合强度以及离子电导率，第一无机固态电解质的质量百分比过低则会降低复合隔膜的离子电导率，反之则会降低复合隔膜的粘结性能和热复合强度。
[0020]优选地，所述第一涂层中还可以包括第一无机物。
[0021]在本专利技术中，在第一涂层中加入第一无机物，使得复合隔膜的耐热性能和机械性能有所提升。
[0022]优选地，所述第一涂层中第一无机物和聚合物的组合与第一混合固态电解质的质量百分比为(88～98):(2～12)，优选为(92～98):(2～8)，例如可以为88:12、90:10、92:8、95:5、98:2等。
[0023]优选地，所述第一涂层中聚合物和第一无机物的质量百分比为(2～35):(65～98)，优选为(2～20):(80～98)，例如可以为2:98、5:95、8:92、10:90、12:88、15:85、18:82、20:80、22:78、25:75、28:72、30:70、32:68、35:65等。
[0024]优选地，所述微孔膜和第一涂层之间还可以设置第二涂层。
[0025]优选地，所述第二涂层为无机涂层。
[0026]在本专利技术中，设置无机涂层能够提高复合隔膜的机械强度和耐热性能。
[0027]优选地，所述无机涂层包括第二无机物和第二混合固态电解质。
[0028]优选地，所述第二混合固态电解质包括第二无机固态电解质和第二聚合物固态电解质。
[0029]优选地，所述第二混合固态电解质中第二聚合物固态电解质与第二无机固态电解质的质量百分比为(50～99):(1～50)，优选为(70～98):(2～30)，例如可以为50:50、52:48、55:45、58:42、60:40、62:38、65:35、68:32、70:30、72:28、75:25、78:22、80:20、82:18、85:15、88:12、90:10、92:8、95:5、98:2、99:1等。
[0030]优选地，所述无机涂层中第二无机物和第二混合固态电解质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合隔膜，其特征在于，所述复合隔膜包括微孔膜以及设置在微孔膜至少一侧的第一涂层；所述第一涂层包括聚合物和第一混合固态电解质；所述第一涂层进行化学交联固化；所述第一混合固态电解质包括第一无机固态电解质和第一聚合物固态电解质；所述第一涂层中聚合物和第一混合固态电解质的质量百分比为(85～99):(1～15)。2.根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于，所述第一涂层中聚合物和第一混合固态电解质的质量百分比为(92～99):(1～8)；优选地，所述第一混合固态电解质中第一聚合物固态电解质与第一无机固态电解质的质量百分比为(50～99):(1～50)，优选为(65～98):(2～35)；优选地，所述第一涂层中还可以包括第一无机物；优选地，所述第一涂层中第一无机物和聚合物的组合与第一混合固态电解质的质量百分比为(88～98):(2～12)，优选为(92～98):(2～8)；优选地，所述第一涂层中聚合物和第一无机物的质量百分比为(2～35):(65～98)，优选为(2～20):(80～98)。3.根据权利要求1或2所述的复合隔膜，其特征在于，所述微孔膜和第一涂层之间还可以设置第二涂层；优选地，所述第二涂层为无机涂层；优选地，所述无机涂层包括第二无机物和第二混合固态电解质；优选地，所述第二混合固态电解质包括第二无机固态电解质和第二聚合物固态电解质；优选地，所述第二混合固态电解质中第二聚合物固态电解质与第二无机固态电解质的质量百分比为(50～99):(1～50)，优选为(70～98):(2～30)；优选地，所述无机涂层中第二无机物和第二混合固态电解质的质量百分比为(85～98):(2～15)，优选为(90～98):(2～10)。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，所述聚合物包括聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、丁苯橡胶或羧甲基纤维素钠中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述聚合物的粒径为0.03μm～10μm；优选地，所述第一聚合物固态电解质和第二聚合物固态电解质各自独立地包括聚氧化乙烯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚乙二醇丙烯酸酯或聚乙二醇二缩水甘油醚中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述第一无机固态电解质和第二无机固态电解质各自独立地包括NASICON型、钙钛矿型、反钙钛矿型、LISICON型或石榴石型中的任意一种或至少两种的组合，优选为Li
1+a
Al
a
Ge2‑
a
(PO4)3、Li
3b
La
2/3
‑
b
TiO3、LiZr2‑
c
Ti
c
(PO4)3、Li
1+d
Al
d
Ti2‑
d
(PO4)3、Li7‑
e
La3Zr2‑
e
Ta
e
O
12
、Li7‑
e
La3Zr2‑
e
Nb
e
O
12
、Li7‑
2e
La3Zr2‑
e
W
e
O
12
、Li7‑
2e
La3Zr2...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑春良，熊杰，
申请(专利权)人：上海兰钧新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：