[發(fā)明專利]一種鋰離子電池涂層隔膜及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410536303.5
• 申請(qǐng)日: 2014-10-13
• 公開（公告）號(hào): CN105449143A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉學(xué)文;殷月輝;呂豪杰;高新寶;陳軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 萬(wàn)向A一二三系統(tǒng)有限公司;萬(wàn)向電動(dòng)汽車有限公司;萬(wàn)向集團(tuán)公司
• 主分類號(hào): H01M2/16
• 分類號(hào): H01M2/16
• 代理公司: 杭州杭誠(chéng)專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池隔膜，尤其是涉及一種鋰離子電池涂層隔膜及其制備方法。

背景技術(shù)

近幾年來(lái)，鋰離子電池因具有能量密度高、輸出電壓高、自放電率低、使用壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)和環(huán)境友好等優(yōu)異特點(diǎn)而獲得了人們極大的關(guān)注，發(fā)展突飛猛進(jìn)，市場(chǎng)份額不斷擴(kuò)大，逐步取代鉛酸、鎳鎘(Ni-Cd)和金屬鎳-氫化物(Ni-MH)電池，占據(jù)了主導(dǎo)地位。其廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、手機(jī)、攝像機(jī)、儀器儀表、電動(dòng)工具等移動(dòng)電子終端設(shè)備。另外，石油能源越來(lái)越緊缺，中國(guó)對(duì)汽車的耗油量要求不斷降低，鋰離子電池應(yīng)用在電動(dòng)汽車(xEV)、的需求也不斷擴(kuò)大。鋰電池應(yīng)用于儲(chǔ)能、軍工等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)也具有很大的優(yōu)勢(shì)。鋰電池產(chǎn)業(yè)不僅發(fā)展成為我國(guó)新能源材料領(lǐng)域的主流產(chǎn)業(yè)，也是世界各國(guó)技術(shù)競(jìng)賽的主題之一。

隨著現(xiàn)代移動(dòng)電子設(shè)備、通訊設(shè)備和動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)鋰離子電池能量密度的要求越來(lái)越高，鋰電池的安全性問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)峻。目前已知的，包括在電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車和飛機(jī)上，發(fā)生的電池著火或者爆炸等的安全事故，絕大多數(shù)是因?yàn)殡姵匕l(fā)生內(nèi)部短路。

目前提高電芯安全性的方法有很多，比較早的有美國(guó)專利：patternnumber5952120中描述的PP/PE/PP三層隔膜，外層PP可提高強(qiáng)度和熔化溫度，內(nèi)層PE可在125℃左右熔融而閉孔。但是在動(dòng)力電池中往往在內(nèi)部短路的點(diǎn)的溫度很高，遠(yuǎn)超過(guò)PP的熔融溫度，而造成隔膜熔縮，產(chǎn)生大面積的短路而熱失控。后來(lái)人們?cè)诟裟ど贤扛矡o(wú)機(jī)物陶瓷材料，如中國(guó)專利(公開號(hào)：102916149A)描述了在隔膜上涂覆氧化鋁或者氧化鋯，降低了隔膜的熱收縮率，可增加電芯的耐高溫、耐過(guò)充、耐擠壓等安全性。但是，當(dāng)電芯發(fā)生內(nèi)部短路時(shí)，在短路點(diǎn)有大量的電子通過(guò)，鋰離子依舊可以自由遷移，這樣電芯溫度依舊會(huì)上升，尤其是對(duì)動(dòng)力電池來(lái)說(shuō)，由于電芯的能量密度高，溫度會(huì)上升很高，而導(dǎo)致燃燒。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的鋰離子電池隔膜使用安全性差的問(wèn)題，提供了一種能自關(guān)斷，使用安全性能好的鋰離子電池涂層隔膜。

本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池涂層隔膜的制備方法，該方法工藝步驟簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種鋰離子電池涂層隔膜，包括隔膜基體及涂覆于隔膜基體表面的涂層，所述涂層由以下質(zhì)量百分含量的組分制成：10～40％高導(dǎo)熱絕緣顆粒，0.01～1％粘結(jié)劑，余量為溶劑。本發(fā)明鋰離子電池涂層隔膜的涂層中含有高導(dǎo)熱絕緣顆粒，從而使得涂層的熱導(dǎo)率極高，當(dāng)鋰離子電池發(fā)生內(nèi)短路時(shí)，短路點(diǎn)所釋放的熱量在涂層上向四周迅速擴(kuò)散，使短路點(diǎn)的最高溫度降低，其余區(qū)域溫度升高，整個(gè)隔膜的溫度趨向均勻，隨著隔膜溫度的上升，涂層下的隔膜基體會(huì)發(fā)生大面積的熔融閉孔(形成自關(guān)斷)，使得電池內(nèi)阻急劇增大，電流減小，從而降低電芯的溫度，提高鋰離子電池的安全性，另外，涂層還能提高隔膜的耐高溫、耐過(guò)壓、耐擠壓等性能。

作為優(yōu)選，涂層涂覆于隔膜基體的單面或雙面。

作為優(yōu)選，所述涂層的單面厚度為2～10μm。

作為優(yōu)選，所述隔膜基體為PE隔膜、PP隔膜或者PET隔膜。

作為優(yōu)選，所述高導(dǎo)熱絕緣顆粒為碳化硅、氮化鋁和氮化硼中的一種或者幾種，所述粘結(jié)劑為丁苯橡膠或者丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂、聚氨酯、PVDF中的一種，當(dāng)粘結(jié)劑為丁苯橡膠時(shí)，溶劑為水，當(dāng)粘結(jié)劑為丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂、聚氨酯、PVDF中的一種時(shí)，溶劑為N-甲基吡咯烷酮或丙酮。

作為優(yōu)選，碳化硅、氮化鋁和氮化硼的粒徑為100～1000nm。

一種鋰離子電池涂層隔膜的制備方法，具體步驟為：按上述配比稱取高導(dǎo)熱絕緣顆粒、粘結(jié)劑和溶劑后，將各組分混合后球磨均勻，得漿料；然后將漿料涂覆于隔膜基體的單面或雙面，真空干燥即可。本發(fā)明的制備方法工藝步驟簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，適合工業(yè)化生產(chǎn)，其中在真空條件下干燥，有利于改善涂層的表面質(zhì)量。

作為優(yōu)選，真空干燥的工藝條件為：干燥溫度100～120℃，干燥時(shí)間為2～3h。

因此，本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)涂層中含有高導(dǎo)熱絕緣顆粒，在電池短路時(shí)能使隔膜熔融閉孔，實(shí)現(xiàn)自關(guān)斷，從而降低電芯的溫度，提高鋰離子電池的安全性；

(2)本發(fā)明的制備方法工藝步驟簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。