[發(fā)明專利]鋰離子二次電池及其隔離膜及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410259302.0
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN105206778B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 孫成棟;陳杰;鄭義;江輝;魏增斌
• 申請（專利權(quán)）人: 寧德時代新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M10/0525
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙)11387
• 代理人: 張向琨

技術領域

本發(fā)明涉及電池技術領域，尤其涉及一種鋰離子二次電池及其隔離膜及制備方法。

背景技術

現(xiàn)階段，可移動式電子產(chǎn)品及信息通訊設備的廣泛應用，使得人們對二次電池的需求越來越高。其中，鋰離子二次電池由于其自身較高的能量密度、長的循環(huán)壽命、低的自放電率以及高的工作電壓，引起了研發(fā)人員的廣泛興趣。

隔離膜是鋰離子二次電池的重要組成部分，其位于正極片和負極片之間并將二者隔離，因此隔離膜對鋰離子二次電池的安全性能有重大的影響。目前使用的隔離膜為具有微孔結(jié)構(gòu)的多孔膜，所述多孔結(jié)構(gòu)有利于鋰離子穿過隔離膜并在電極之間來回穿梭，同時還可防止電子短路(即正負極直接接觸造成的電子短路)。當隔離膜處于高溫環(huán)境或承受較大的外力作用時，隔離膜的結(jié)構(gòu)遭到破壞，鋰離子二次電池會面臨電子短路導致產(chǎn)生熱失控的風險。因此，需要隔離膜具有電化學穩(wěn)定性和較高的機械強度。

2002年8月13日授權(quán)公告的美國專利US6432586B1公開了一種隔離膜，該隔離膜是在常用的聚烯烴膜上涂覆一層陶瓷復合材料層，該陶瓷復合材料層包含無機顆粒與基質(zhì)材料，能夠阻擋枝晶的生長并防止電子短路，但這種陶瓷復合材料層本身的孔隙率很低。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于背景技術中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子二次電池及其隔離膜及制備方法，所述鋰離子二次電池的隔離膜具有較高的離子電導率和電化學穩(wěn)定性，所述鋰離子二次電池具有較好的倍率性能和安全性能，同時具有較低的自放電。

為了實現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種鋰離子二次電池的隔離膜，其包括：多孔基材；以及涂層，涂覆在多孔基材上的至少一個表面上。所述涂層由水溶性聚合物以及水溶性溶質(zhì)組成；所述水溶性聚合物選自含有結(jié)構(gòu)1和/或結(jié)構(gòu)2的聚合物中的至少一種；

其中，R₁、R₂獨立地選自H、具有1-4個碳原子的烷基中的一種，M選自Li、Na、K中的一種；所述水溶性溶質(zhì)為碳酸酯類化合物；所述水溶性溶質(zhì)與鋰離子二次電池的電解液中的至少一種組分互溶，所述水溶性溶質(zhì)與鋰離子二次電池的電解液中的至少一種組分互溶后在所述涂層的所述水溶性溶質(zhì)的位置形成孔洞。

在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供了一種鋰離子二次電池的隔離膜的制備方法，用于制備本發(fā)明第一方面的鋰離子二次電池的隔離膜，包括步驟：(1)將水溶性聚合物粉末加入到去離子水中，攪拌均勻，得到水溶性聚合物溶液；(2)將水溶性溶質(zhì)加入所得的水溶性聚合物溶液中，室溫下攪拌均勻并進行超聲處理，得到混合溶液，其中，所述水溶性溶質(zhì)為碳酸酯類化合物；(3)將所得的混合溶液均勻涂覆到多孔基材的至少一個表面上，經(jīng)加熱烘干后，得到鋰離子二次電池的隔離膜。

在本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提供了一種鋰離子二次電池，其包括：正極片；負極片；隔離膜，間隔于正極片和負極片之間；以及電解液。所述隔離膜為根據(jù)本發(fā)明第一方面的鋰離子二次電池的隔離膜。

本發(fā)明的有益效果如下：

1.本發(fā)明的鋰離子二次電池的隔離膜通過在多孔基材表面均勻涂覆一層水溶性聚合物與水溶性溶質(zhì)，并使水溶性溶質(zhì)填充在水溶性聚合物形成的孔隙中，當將其與正負極片組裝成電芯并經(jīng)電解液浸潤后，由于水溶性溶質(zhì)與鋰離子二次電池的電解液中的至少一種組分互溶，結(jié)果在所述涂層的所述水溶性溶質(zhì)的位置形成孔洞，從而可在多孔基材表面的涂層上形成均一分布的孔，進而提供良好的鋰離子傳輸通道，保證隔離膜的離子電導率。

2.由于水溶性聚合物具有較強的機械強度和較好的電化學穩(wěn)定性，因此本發(fā)明的鋰離子二次電池的隔離膜具有較好的電化學穩(wěn)定性和機械性能，從而可避免鋰離子二次電池發(fā)生短路，進而可提高鋰離子二次電池的倍率性能和安全性能，同時還可降低鋰離子二次電池的自放電。

具體實施方式

下面詳細說明根據(jù)本發(fā)明的鋰離子二次電池及其隔離膜及制備方法以及實施例、對比例及測試結(jié)果。

首先說明根據(jù)本發(fā)明第一方面的鋰離子二次電池的隔離膜。

根據(jù)本發(fā)明第一方面的鋰離子二次電池的隔離膜，包括：多孔基材；以及涂層，涂覆在多孔基材上的至少一個表面上。所述涂層由水溶性聚合物以及水溶性溶質(zhì)組成；所述水溶性聚合物選自含有結(jié)構(gòu)1和/或結(jié)構(gòu)2的聚合物中的至少一種；