[發(fā)明專利]一種聚合物復(fù)合膜及其制備方法以及包括其的鋰離子電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611205817.8
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN108242522B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡家玲;劉榮華;吳金祥;單軍;胡剛;何龍
• 申請（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M50/403
• 分類號: H01M50/403;H01M50/414;H01M50/44;H01M50/454;H01M50/489;H01M10/0525
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 韓冰;嚴(yán)政

本發(fā)明公開了一種聚合物復(fù)合膜及其制備方法以及包括其的鋰離子電池，該聚合物復(fù)合膜包括多孔基膜以及覆蓋在所述多孔基膜的至少一側(cè)表面上的耐熱層，所述耐熱層包括耐熱高分子材料、且具有纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所述耐熱高分子材料包括聚對苯二甲酰對苯二胺，聚間苯二甲酰間苯二胺，聚對苯甲酰胺，聚對苯撐苯并二噁唑，聚苯撐苯并雙噻唑，聚苯并噁唑和聚苯并咪唑中的一種或者幾種。該聚合物復(fù)合膜通過采用特定的耐熱高分子材料形成耐熱層，有利于在滿足聚合物復(fù)合膜孔隙率要求的同時，提高聚合物復(fù)合膜的高溫(180℃)穩(wěn)定性，有利于鋰離子遷移和提高電池的安全性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，具體地，涉及一種聚合物復(fù)合膜及其制備方法；本發(fā)明還包括一種采用前述聚合物復(fù)合膜的鋰離子電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池主要由正/負(fù)極材料、電解質(zhì)、隔膜及電池外殼包裝材料組成。隔膜是鋰離子電池的重要組成部分，用于起著分隔正、負(fù)極，防止電池內(nèi)部短路；其允許電解質(zhì)離子自由通過，完成電化學(xué)充放電過程的作用。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池的倍率性能、循環(huán)性能以及安全性能(耐高溫性能)等特性，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用，被業(yè)界稱為電池的“第三電極”。

近年來，隔膜的安全性能，特別是高溫穩(wěn)定性越來越受到隔膜研發(fā)人員的重視，越來越多的相關(guān)研究被報道出來。例如在專利申請CN201410453322中公開了一種鋰離子電池用復(fù)合隔膜及包含該隔膜的鋰離子電池，其中涉及的鋰離子電池用復(fù)合隔膜包括：(a)具有孔的多孔基板；以及(b)有機(jī)/無機(jī)復(fù)合層，其用包含無機(jī)顆粒和一種或多種選自聚醚酰亞胺、聚芳醚酮和聚間苯二甲酰間苯二胺的聚合物粘結(jié)劑以及任選的高溫閉孔材料的混合物涂覆多孔基板的至少一個表面或多孔基板的部分表面區(qū)域而形成，其中無機(jī)顆粒相互連接且通過所述聚合物粘結(jié)劑固定，并且無機(jī)顆粒之間的間隙形成孔，優(yōu)選所述聚醚酰亞胺、聚芳醚酮和聚間苯二甲酰間苯二胺各自的特性粘度為0.2～0.9dl/g。

然而，在前述技術(shù)方案中，有機(jī)/無機(jī)復(fù)合層與多孔基層間的粘性和復(fù)合膜的透氣性能之間存在較大矛盾。這是因?yàn)檫@種有機(jī)/無機(jī)復(fù)合層通過涂覆的方式形成，依靠無機(jī)顆粒的間隙形成空隙，如果想要提高該有機(jī)/無機(jī)復(fù)合層的孔隙率(透氣性能)，就需要降低聚合物粘結(jié)劑的用量，而由于前述聚合物粘結(jié)劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較高，使其粘性并不好，一旦聚合物粘結(jié)劑的用量降低，就會導(dǎo)致涂層與基層之間的粘結(jié)性能降低，進(jìn)而使得這種復(fù)合膜的高溫?zé)岱€(wěn)定性變差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種聚合物復(fù)合膜及其制備方法以及包括其的鋰離子電池，以改善聚合物復(fù)合膜的高溫穩(wěn)定性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種聚合物復(fù)合膜，該聚合物復(fù)合膜包括多孔基膜以及覆蓋在所述多孔基膜的至少一側(cè)表面上的耐熱層，所述耐熱層包括耐熱高分子材料，且具有纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所述耐熱層的耐熱高分子材料包括聚對苯二甲酰對苯二胺、聚間苯二甲酰間苯二胺、聚對苯甲酰胺、聚對苯撐苯并二噁唑、聚苯撐苯并雙噻唑、聚苯并噁唑和聚苯并咪唑中的一種或者幾種。

根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種聚合物復(fù)合膜的制備方法，該制備方法包括如下步驟：S1、提供多孔基膜；S2、配制含有耐熱高分子材料的紡絲溶液，并將所述紡絲溶液通過靜電紡絲在所述多孔基膜的至少一側(cè)表面上形成具有纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的耐熱層；所述耐熱高分子材料包括聚對苯二甲酰對苯二胺、聚間苯二甲酰間苯二胺、聚對苯甲酰胺、聚對苯撐苯并二噁唑、聚苯撐苯并雙噻唑、聚苯并噁唑和聚苯并咪唑中的一種或者幾種。

根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供了一種由本發(fā)明上述方法制備獲得的聚合物復(fù)合膜。

根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，提供了一種鋰離子電池，該鋰離子電池包括正極、負(fù)極和位于所述正極和負(fù)極之間的電池隔膜，所述電池隔膜為本發(fā)明所述的聚合物復(fù)合膜。