[發明專利]一種鋰離子電池復合隔膜用涂料及使用該涂料的復合隔膜

有效

• 申請號: 201210480293.9
• 申請日: 2012-11-22
• 公開（公告）號: CN102993891A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 懷永建;張潔;張海峰;王海文;張國軍
• 申請（專利權）人: 中航鋰電（洛陽）有限公司
• 主分類號: C09D133/14
• 分類號: C09D133/14;C09D133/24;C09D7/12;C08F220/34;C08F220/60;C08F220/06;C08F220/14;C08F220/18;H01M2/16
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 牛愛周

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種鋰離子電池復合隔膜用涂料及使用該涂料的復合隔膜。

背景技術

鋰離子電池具有工作電壓高、能量密度大、循環壽命長、自放電小、無記憶效應、環境友好等特點，目前已成為移動通訊、電動工具、醫療器件等設備的理想電源。隨著國內外對新能源汽車的大力推廣，鋰離子電池依據其獨特優勢，成為電動汽車電源的首選，因此，鋰離子電池具有廣闊的發展前景。

LiFePO₄電池具有優異的安全性和常溫循環性能，目前成為電動汽車電池的首選材料。但是LiFePO₄電池高溫循環性能還存在一定的不足。在電動汽車中，通常是有數百支或者數千支鋰離子電池構成電池系統，為電動汽車提供動力。電池在應用過程中會產生大量的熱，如果不能及時散去，會自我加熱電池，降低電池的循環性能；尤其在夏天低緯度區域使用時，電池劣化更加明顯。主要原因是：高溫時電解液中的HF會加快LiFePO₄等Fe²⁺金屬離子的溶解，在電場的作用下，Fe²⁺金屬離子向負極遷移，并還原沉積在負極活性物質表面，加速催化分解電解液，在負極表面的SEI膜（固體電解質膜）逐漸增厚，界面阻抗迅速增大；同時產生氣體，致使電池內部極化增大，循環性能迅速下降。

現有技術中提高LiFePO₄電池的高溫循環穩定性的方法主要有三種：1）向電解液中添加少量的添加劑（碳酸乙烯酯，VC添加劑）（Electrochemical?and?Solid-State?Letters，9(2006)A537-A541）；2）在表面包覆一層化合物（AlF₃）降低電解液與LiFePO₄材料的直接接觸（Journal?of?Alloys?and?Compounds，487(2009)214-217）；3）采用摻雜的方法提高LiFePO₄的高溫穩定性（Bull.Korean?Chem.Soc.30(2009)2223-2226）。目前這三種方法效果都不是很好。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋰離子電池復合隔膜用涂料，涂覆該涂料能顯著提高隔膜的保液性，降低Fe²⁺的溶解和遷移，提高鋰離子電池的高溫循環性能。

本發明的第二個目的是提供一種使用該涂料的鋰離子電池復合隔膜。

為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是：一種鋰離子電池復合隔膜用涂料，該涂料為聚烯烴主鏈上連接有包含氰乙基側鏈的聚合物。

所述涂料中還可以加入無機粉體，形成聚烯烴主鏈上連接有包含氰乙基側鏈的聚合物與無機粉體的混合物，所述混合物中聚烯烴主鏈上連接有包含氰乙基側鏈的聚合物的質量分數為5%～95%。

所述無機粉體為Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂、TiO₂、BaSO₄、BaCO₃中的任意一種或幾種，粉體顆粒為0.05～5μm。

所述聚烯烴主鏈上連接有包含氰乙基側鏈的聚合物為第一單體與第二單體的共聚物，該共聚物的分子量為10000～500000，第一單體與第二單體的質量比為5:1～97:3；其中，第一單體為單體1或單體2，結構式為：

單體1：

單體2：

第二單體為丙烯酸類單體、丙烯酸酯類單體、丙烯酸鹽類單體中的任意一種或兩種。

所述丙烯酸類單體為丙烯酸或甲基丙烯酸；所述丙烯酸脂類單體為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸丁酯；所述丙烯酸鹽類單體為丙烯酸鋰、丙烯酸鈉、丙烯酸鉀、丙烯酸銨、甲基丙烯酸鋰、甲基丙烯酸鈉、甲基丙烯酸鉀或甲基丙烯酸銨。

所述聚烯烴主鏈上連接有包含氰乙基側鏈的聚合物是由以下方法制成的：將第一單體和第二單體共100重量份均勻分散在溶劑中，加入0.1～5重量份的引發劑和0～0.5重量份的鏈轉移劑，加熱至60～65℃反應8～12h，即得。

所述溶劑為四氫呋喃或二甲基甲酰胺。

所述引發劑為偶氮二異丁腈或過氧化苯甲酰；所述鏈轉移劑為十二碳硫醇。

一種使用上述涂料的鋰離子電池復合隔膜，該復合隔膜是在聚烯烴微孔膜的一面或兩面涂覆一層鋰離子電池復合隔膜用涂料，形成涂層；所述涂層的厚度為0.5～5μm。