[發(fā)明專利]一種含有聚多巴胺和陶瓷涂層的鋰離子電池隔膜

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310530048.9
• 申請(qǐng)日: 2013-11-01
• 公開（公告）號(hào): CN103682216A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王丹;趙中令;張克金;于力娜;姜濤;王金興;安宇鵬;榮常如;應(yīng)善強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M2/16
• 分類號(hào): H01M2/16
• 代理公司: 吉林長春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 王薇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含有聚多巴胺和陶瓷涂層的鋰離子電池隔膜，特別涉及一種可用于動(dòng)力鋰離子電池的隔膜。?

背景技術(shù)

隔膜是鋰離子電池最重要的組成部分之一，它決定著鋰離子電池的安全性、循環(huán)壽命和功率密度等特性。目前，隔膜還主要是以聚烯烴類為主的微孔隔膜，然而，在產(chǎn)品的一致性等方面，國內(nèi)聚烯烴隔膜技術(shù)尚達(dá)不到美日等國家水平，在動(dòng)力電池領(lǐng)域，隔膜主要還是被國外高端隔膜廠家所壟斷，因此，開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型高性能隔膜十分有必要。?

傳統(tǒng)聚烯烴隔膜對(duì)電解液的親和能力不強(qiáng)，致使吸液/保液能力差，從而影響電池在充放電過程中的倍率性能，另一方面，傳統(tǒng)聚烯烴隔膜的耐熱性不佳，尤其是較高溫度下的熱收縮，給鋰離子電池帶來了巨大的安全隱患。對(duì)隔膜進(jìn)行陶瓷化改性，是提高隔膜性能的有效方法。陶瓷涂層一方面提高了隔膜對(duì)電解液的浸潤性，從而提高了吸液率和電池的倍率性能，另一方面提高了隔膜的耐熱性，從而提高了安全性能。?

針對(duì)傳統(tǒng)聚烯烴隔膜的缺點(diǎn)，人們做了大量的工作。專利CN1554695A?在聚烯烴隔膜表面涂覆一層聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物（PVDF-HFP），依靠PVDF-HFP的強(qiáng)極性，提高了隔膜對(duì)電解液的浸潤能力；文獻(xiàn)“新型鋰電池用復(fù)合隔膜的制備及其電化學(xué)性能表征”,在鋰電池隔膜表面涂覆摻有納米二氧化硅的聚氧乙烯提高了隔膜對(duì)電解液的潤濕性能和隔膜的耐熱性能，但是顯然二者面臨著隔膜和涂層間結(jié)合力不足而脫落的問題，為了提高涂層和隔膜間的結(jié)合力，專利CN?1868077?A，CN?102394282?A，CN?102942831A等采用紫外輻照等手段對(duì)隔膜表面進(jìn)行預(yù)處理，CN?1476494A和專利CN?101948571A采用高能輻照接枝的方法，提高鋰離子電池隔膜對(duì)電解液的浸潤性能。但是顯然，這些預(yù)處理方法都對(duì)設(shè)備有較高的要求，這樣會(huì)大大增加隔膜處理的成本。?

為此，我們通過隔膜表面多巴胺化學(xué)改性的方法，提高隔膜與陶瓷涂層之間的結(jié)合能力，設(shè)計(jì)了一種含有聚多巴胺和陶瓷涂層的鋰離子電池隔膜。隔膜表面先雙面涂覆聚多巴胺，然后再雙面涂覆一層陶瓷層。聚多巴胺物質(zhì)是貝殼類生物外表皮分泌的粘性物質(zhì)的主要活性成分，可以顯著改性物體的表面性能，提高物體表面的極性，從而提高隔膜與陶瓷層的結(jié)合力，且多巴胺改性層和基體間的粘結(jié)力極強(qiáng)，這就大大降低了陶瓷層脫落的可能。可以預(yù)期，由于多巴胺活性層的作用，鋰離子電池隔膜的表面能將得到提高，從而提高其對(duì)電解液的吸附/保持能力，進(jìn)而提高鋰離子電池的倍率性能和循環(huán)性能。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種含有聚多巴胺和陶瓷涂層的鋰離子電池隔膜，該隔膜具有綜合性能優(yōu)異，吸液/保液能力強(qiáng)，以其為隔膜的鋰離子電池具有離子電導(dǎo)率高，倍率性能優(yōu)越，安全性高等優(yōu)點(diǎn)。?

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種含有聚多巴胺和陶瓷涂層的鋰離子電池隔膜，其特征在于：多孔柔性高分子膜基體的表面粘結(jié)有聚多巴胺涂層，在聚多巴胺涂層表面粘附陶瓷涂層；其中多巴胺涂層為雙面涂覆；陶瓷涂層為雙面或單面涂覆。?

所述聚多巴胺涂層是由多巴胺單體聚合而成，涂層厚度為10nm~50nm。?

所述的陶瓷涂層的厚度為0.5μm~5μm。?

所述高分子多孔膜基體包括聚乙烯（PE），聚丙烯（PP），聚偏氟乙烯（PVDF），聚酰亞胺（PI）或者PP/PE多層復(fù)合膜，厚度為10μm~40μm；組分包含氧化鋁，二氧化硅，二氧化鋯，二氧化鈰，氧化鎂，硫酸鋇，鈦酸鋇，沸石，籠狀硅氧烷，分子篩，固態(tài)鋰離子導(dǎo)體的至少一種。?

本發(fā)明的積極效果：隔膜具有更強(qiáng)的吸液/保液能力，以其為隔膜的鋰離子電池的電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率，電池整體的循環(huán)性能和倍率性能有了較大幅度的提高。此外，由于電池隔膜對(duì)電解液的吸附/保持能力也大大提高，將有利于鋰離子的傳遞，從而降低應(yīng)用傳統(tǒng)隔膜時(shí)的傳遞不均勻性，進(jìn)而提高鋰電池安全性能。再者，隔膜的熱性能得到改善，大大提高電池的安全性。?

附圖說明

圖1是本發(fā)明的改性隔膜示意圖。1為高分子多孔隔膜基體，2為聚多巴胺涂層，3為陶瓷涂層。?

具體實(shí)施方式

????下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，在實(shí)施例描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便于更為深刻的理解本發(fā)明。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。?

實(shí)施例1