[發明專利]一種高內聚力的鋰離子電池復合隔膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201610119300.0
• 申請日: 2016-03-02
• 公開（公告）號: CN105762319A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 姚汪兵;朱慶俊
• 申請（專利權）人: 南京國軒電池有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M2/14;H01M10/42
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 汪貴艷

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種高內聚力的鋰離子電池復合隔膜及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池以其獨特的高能量密度性能優勢在移動通信、消費電子產品(手機、筆記本電腦等)中得到普遍的應用，目前各國研究人員開發的大容量鋰離子電池已作為電動汽車的動力電源推廣應用。

鋰離子電池的結構包括正極、負極、隔膜、電解液和電芯等結構件，其中隔膜為鋰離子電池內部關鍵部件之一，其具有電子絕緣離子導通的特性，能隔離鋰離子電池的陰極和陽極，從而防止電芯內兩極直接接觸而產生短路。目前隔膜的材料主要為聚烯烴多孔高分子膜，此類聚合物在高溫環境下易收縮，會導致電池正、負極大面積接觸并迅速產生大量熱量而引起熱失控，從而使得電池發生燃燒或爆炸。

經過多年的研發，無機陶瓷涂層隔膜以其優異的耐高溫及安全性而在動力電池領域得到廣泛使用。無機陶瓷涂層隔膜是在現有聚烯烴多孔隔膜母材單面或者雙面涂覆一層無機陶瓷涂層顆粒。然而由于所用無機陶瓷粉體材料具有親水表面，而聚烯烴多孔隔膜母材如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等隔膜基材為非極性疏水表面，因此二者之間的表面相容性能差，容易造成陶瓷粉體涂覆過程中涂層粘結力不強、表面龜裂與老化、孔隙率變化等影響產品質量的情況產生。而且涂層粘結力不強容易導致后期隔膜在卷繞過程中掉粉，從隔膜表面脫落的陶瓷顆粒夾雜在隔膜與極片中間，導致電芯在熱壓測試過程中隔膜被擊穿，導致生產成品率降低；即使熱壓測試通過，夾雜在隔膜與極片中間的陶瓷顆粒會造成隔膜內部微短路、后續電芯自放電概率高，甚至對電池的安全性能如內短路等造成重大影響。

因此針對上述問題本發明的目的提供了一種可提高陶瓷涂層內聚力及與隔膜界面粘結力的一種陶瓷涂層隔膜的制備方法，該方法能有效解決聚烯烴隔膜表面陶瓷涂層掉粉、剝離等問題，有利于提升產品質量及電池的安全性能。

發明內容

本發明的目的提供了一種高內聚力的鋰離子電池復合隔膜及其制備方法，可提高陶瓷涂層內聚力及其與隔膜界面的粘結力，從而提升產品質量及電池的安全性能。

本發明的技術方案如下：

一種高內聚力的鋰離子電池復合隔膜，所述復合隔膜包括聚烯烴多孔基膜，所述聚烯烴多孔基膜的表面涂覆有無機粘結涂層，所述無機粘結涂層是由粘結劑和無機顆粒之間通過氫鍵結合而成。

進一步方案，所述粘結劑為含有-CO-或-CN官能團的水系粘結劑；所述無機顆粒是指含有-OH官能團的無機化合物顆粒。

更進一步方案，所述水系粘結劑選自丙烯酸酯類、羧酸烯基酯類、烯基腈類中的一種或多種單體聚合而成。

其中丙烯酸酯類粘結劑是指結構式如式1所示的單體：

式1

式1中，R₁為H或碳原子數1-3的烴基；R₂為碳原子數1-4的烴基；R₃為H或碳原子數1-3的烴基。

羧酸烯基酯類粘結劑是指結構式如式2所示的單體：

R₄-CH₂COOR₅式2

式2中，R₄可獨立地為H或碳原子數1-3的烴基，R₅可獨立地為碳原子數2-4的烯基。

烯基腈類粘結劑是指結構式如式3所示的單體：

R₆-CN式3

式3中，R₆可獨立地為碳原子數2-5的烯基。

上述式1-3中烴基具體可為甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基；烯基具體可為乙烯基、丙烯基、烯丙基、異丙烯基、丁烯基、戊烯基。

具體地，上述丙烯酸酯類優選為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯。

具體地，上述羧酸烯基酯類優選為醋酸乙烯酯。

具體地，上述烯基腈類優選為丙烯腈。

更進一步方案，所述無機化合物顆粒選自勃姆石、氫氧化鋁、氫氧化鎂顆粒中的至少一種。

進一步方案，所述無機顆粒的粒徑D50<2μm、D100<10μm。

進一步方案，所述復合隔膜的總厚度為6-30μm，所述無機粘結涂層的厚度為2-6μm。

進一步方案，所述無機粘結涂層形成于所述聚烯烴多孔基膜的單面或雙面。

本發明的另一個發明目的是提供上述鋰離子電池復合隔膜的制備方法，其具體步驟如下：