[發(fā)明專利]一種鋰電池用復(fù)合隔膜及其制備方法和包括該復(fù)合隔膜的鋰電池

有效

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• 申請日: 2012-07-17
• 公開（公告）號: CN103545472A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 伍伯林;許靜;白守萍
• 申請（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰電池用復(fù)合隔膜及其制備方法和包括該復(fù)合隔膜的鋰電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池在大電流條件下，易導(dǎo)致大量鋰枝晶，刺破PP、PE或者其復(fù)合膜，導(dǎo)致電池內(nèi)部短路引發(fā)安全隱患。電池隔膜的安全性對鋰離子電池，不論是高容量電池還是高功率電池的安全性都至關(guān)重要。我們知道目前商業(yè)化應(yīng)用的鋰電池隔膜是PP和PE雙層或者三層復(fù)合隔膜，此種隔膜現(xiàn)在應(yīng)用的一個最突出問題就是聚合物熔點一般較低，PE熔點是130攝氏度，PP熔點是180攝氏度。在濫用條件下，電池內(nèi)部熱量急劇增大從而使電池安全性發(fā)生極大問題。為了解決這一問題，一些科研人員在PP、PE或者其復(fù)合膜表面涂覆一層陶瓷膜，提高隔膜材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和安全性。然而，涂覆在隔膜表面的陶瓷可能，甚至易于脫落，特別是在電芯卷繞工藝中，陶瓷粉脫落會導(dǎo)致一系列問題，如：脫落的陶瓷粒子造成隔膜性能不均一，影響電池性能一致性；脫落的陶瓷粒子為電解液中鋰離子遷移增大阻力，不利于快充快放；脫落的陶瓷粒子可能遷移到正負(fù)極表面，影響鋰離子插入和脫出。

專利CN03804638.5公開了一種包含具有大量空洞的片狀柔性基材的隔膜，該基材具有所述基材表面和內(nèi)部的多孔無機涂層，其中所述基材的材料選自織造或非織造不導(dǎo)電纖維。該隔膜的陶瓷層極其容易脫落在電解液中，從而導(dǎo)致一致性差以及電阻增大的問題。

專利CN200810168220.X公開了一種設(shè)置耐熱絕緣層的隔膜，包括：聚烯烴層；以及耐熱絕緣層，形成在所述聚烯烴層的一個或兩個表面上且含有耐熱樹脂和抗氧化陶瓷顆粒，所述耐熱絕緣層含有的所述抗氧化陶瓷顆粒的比例為60%-90%。該隔膜的陶瓷層極其容易脫落在電解液中，從而導(dǎo)致一致性差以及電阻增大的問題。

專利CN200910006220.4公開了一種隔膜包括包含聚烯烴樹脂材料的基材層，以及至少設(shè)置在所述基材層的正極側(cè)的表面上并包括選自由聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯和聚丙烯組成的組中的至少一種的表面層，并且在所述表面層的最外表面上存在選自由芳族聚酰胺、聚酰亞胺和陶瓷組成的組中的至少一種。該隔膜的陶瓷層極其容易脫落在電解液中，從而導(dǎo)致一致性差以及電阻增大的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中鋰電池隔膜材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和安全性不足的問題，本發(fā)明提供了一種鋰電池用復(fù)合隔膜，包括至少兩層聚合物纖維層以及至少一層陶瓷層，所述陶瓷層位于聚合物纖維層中間；且位于陶瓷層兩側(cè)的聚合物纖維層的厚度相同。位于聚合物纖維層中間的陶瓷材料不會脫落在電解液體系中，不影響鋰離子的快速遷移，同時不會造成其粘附在正負(fù)極表面，從而不會影響鋰離子的插入和脫出，更加有效地提高了鋰電池用復(fù)合隔膜的性能。

本發(fā)明還提供了一種鋰電池用復(fù)合隔膜的制備方法，包括步驟：將聚合物纖維層的原料漿液通過機器成型，得到一聚合物纖維層；在該聚合物纖維層上涂覆陶瓷層漿料，烘干得到陶瓷層；再在該陶瓷層與聚酯纖維層相對的另一面上涂覆與前述同樣的聚合物纖維層的原料漿液，且位于陶瓷層兩側(cè)的聚合物纖維層的厚度相同，烘干，即可得到本發(fā)明所提供的鋰電池用復(fù)合隔膜。

本發(fā)明還提供了一種鋰電池，包括正極、負(fù)極、隔膜、電解液，其中，所述隔膜為本發(fā)明提供的復(fù)合隔膜。

本發(fā)明提供的復(fù)合隔膜性能均一，有效提高了隔膜材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和安全性。

具體實施方式

為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明公開了一種鋰電池用復(fù)合隔膜，包括至少兩層聚合物纖維層以及至少一層陶瓷層，所述陶瓷層位于聚合物纖維層中間；且位于陶瓷層兩側(cè)的聚合物纖維層的厚度相同。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，所述陶瓷層的材質(zhì)為硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑改性處理的陶瓷。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，所述陶瓷層的陶瓷原料選自二氧化硅、二氧化鋯、二氧化鈦、三氧化二鋁中的一種或幾種。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，所述聚合物纖維層為無紡布層。本發(fā)明是在無紡布材料成型過程中，在其熔點以下20-30℃時，將經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑改性處理的陶瓷材料涂覆于無紡布基材的表面，偶聯(lián)劑在此高溫下易于與無紡布基材結(jié)合，此為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識，故陶瓷材料與無紡布的結(jié)合力非常強，相比其他技術(shù)的直接涂覆工藝，本發(fā)明復(fù)合隔膜中的陶瓷材料不易脫落。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，所述聚合物纖維層的材質(zhì)選自聚丙烯、聚酯、聚酰亞胺、聚酰胺、聚乙烯中的一種。