[發(fā)明專利]一種鋰離子二次電池用隔離膜

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510228000.1
• 申請日: 2015-05-06
• 公開（公告）號: CN104852008A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣中林
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞市魔方新能源科技有限公司;貴陽奇方科技有限公司
• 主分類號: H01M2/18
• 分類號: H01M2/18;H01M2/16;H01M10/0525
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 羅偉平;潘俊達

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池隔離膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子二次電池用隔離膜。

背景技術(shù)

鋰離子二次電池廣泛地應(yīng)用與消費電子產(chǎn)品，如手機，筆記本電腦，平板電腦，藍牙耳機，MP3，數(shù)碼相機等領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著環(huán)境污染和能源危機問題的日益嚴峻，鋰離子二次電池在動力電池和固定電站等領(lǐng)域的使用也越來越普及。

隨著能量密度的不斷提高，高克容量的負極材料的使用致使其充放電過程中的膨脹嚴重，導(dǎo)致電池扭曲變形。為了解決這個問題，通過在隔離膜的表面涂覆粘結(jié)聚合物涂層，或在無機粒子涂層表面涂覆粘結(jié)聚合物的涂層。該粘結(jié)聚合物能夠在電解液里溶脹，在一定的溫度，壓力和時間內(nèi)可以與鋰離子電池的正負極片粘結(jié)在一起，鋰離子電池的正負極片與隔離膜粘附為一個整體后可以抑制負極的膨脹，阻止電池的變形。

涂覆隔離膜的聚合物一般不溶于水，只溶于有機溶劑，故現(xiàn)在粘結(jié)聚合物以油基居多，但油基的污染較嚴重，環(huán)境友好型差，且油基粘結(jié)聚合物涂層對隔離膜本體的孔隙堵塞較嚴重，進而影響電池的性能。

后來，采用水來溶解聚合物涂層，即水基粘接聚合物涂覆隔離膜，水基的粘結(jié)聚合物涂覆的隔離膜制備鋰離子電池時，其需要結(jié)合電池?zé)釅汗に嚥拍芘c鋰離子電池極片粘結(jié)在一起，并且水基體系環(huán)保污染小，對隔離膜本體的孔隙堵塞較小，不會影響電池性能，因此，水基粘結(jié)聚合物層涂層是以后的發(fā)展方向。

中國專利CN102610773A提出了一種水性粘結(jié)聚合物涂層，聚合物呈島狀?和/或線狀分布，涂覆面積占隔離膜基材的5～95％，該結(jié)構(gòu)使極片充放電以及循環(huán)過程中的膨脹提供了空間，很好的解決了聚合物鋰離子電池的變形問題，并且不影響隔離膜的透氣性和離子電導(dǎo)性能，使電池仍保持不變的容量循環(huán)性能。在該發(fā)明中，聚合物不溶脹部分需要支撐一定骨架空間留給極片膨脹同時聚合物溶脹部分又要與極片粘結(jié)起來，只有一種溶脹度的粘結(jié)聚合物不能很好的起到這兩個作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)在有技術(shù)的不足，提供一種能夠與鋰離子電池極片粘結(jié)良好，很好地抑制鋰離子電池變形，同時對鋰離子電池性能無影響的鋰離子二次電池用隔離膜。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種鋰離子二次電池用隔離膜，包括隔離膜本體，所述的隔離膜本體的至少一表面上涂覆有粘結(jié)聚合物涂層，所述的粘結(jié)聚合物涂層包含粘結(jié)聚合物和粘結(jié)劑，所述的粘結(jié)聚合物涂層至少包含兩種不同溶脹度的聚合物，其中至少一種溶脹度較低的聚合物起骨架結(jié)構(gòu)其能夠給鋰離子電池極片保留一定的膨脹空間，至少一種溶脹度較高的聚合物能夠與極片很好的粘結(jié)。所述的粘結(jié)聚合物涂層包含粘結(jié)聚合物和粘結(jié)劑，體系為環(huán)保的水系。

所述粘結(jié)聚合物的溶脹度是指：將粘結(jié)聚合物溶解制成一定形狀的樣品，然后放入DMC/DEC/EC＝1:1:2的溶劑中在85℃下放置4h,測量前后的重量，溶脹度＝(溶脹后重量-溶脹前重量)/溶脹前重量x100％。

作為本發(fā)明所述的一種鋰離子二次電池用隔離膜的一種改進，所述的粘結(jié)聚合物涂層的涂覆面積占到隔離膜總面積的10％～90％。部分涂覆能夠減少涂層對隔離膜本體的孔堵塞，對鋰離子電池性能無影響。

作為本發(fā)明所述的一種鋰離子二次電池用隔離膜的一種改進，所述的隔離膜本體和粘結(jié)聚合物涂層之間還涂覆有無機粒子涂層，所述無機粒子涂層為氧化?鈣涂層、氧化鋅涂層、氧化鎂涂層、二氧化鈦涂層、二氧化硅涂層、二氧化鋯涂層、二氧化錫涂層、二氧化鈰涂層、三氧化二鋁涂層、勃姆石涂層、碳酸鈣涂層或者鈦酸鋇涂層中的任意一種或多種。

作為本發(fā)明所述的一種鋰離子二次電池用隔離膜的一種改進，所述隔離膜本體為聚乙烯微孔薄膜或者聚丙烯微孔薄膜。

作為本發(fā)明所述的一種鋰離子二次電池用隔離膜的一種改進，所述隔離膜本體為聚酰亞胺或無紡布。

作為本發(fā)明所述的一種鋰離子二次電池用隔離膜的一種改進，所述粘接聚合物為聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)，聚丙烯腈(PAN)，聚氧乙烯(PEO)和聚甲基丙烯酸酯(PMMA)中的至少一種；

所述粘結(jié)劑為苯乙烯-丁二烯聚合物、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、羧甲基纖維素鈉、丁二烯-丙烯腈聚合物、聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酸-苯乙烯中的任意一種或多種；

所述的粘接聚合物的溶劑為水。