[發明專利]一種耐高溫多層隔膜復合鋰離子電池隔膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201710075291.4
• 申請日: 2017-02-13
• 公開（公告）號: CN106953050B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 徐鋒;袁海朝;鄧云飛;馬文獻;田海龍
• 申請（專利權）人: 河北金力新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16
• 代理公司: 石家莊元匯專利代理事務所(特殊普通合伙) 13115
• 代理人: 周大偉

一種耐高溫多層隔膜復合鋰離子電池隔膜，屬于電池隔膜的技術領域，包括電池隔膜，所述復合鋰離子電池隔膜為至少由兩層電池隔膜組成的疊層結構，相鄰電池隔膜層之間借助涂布漿料粘接固定，所述涂布漿料按質量百分比計，包括涂層漿料20?40％、膠黏劑3?6％、分散劑0.2?0.5％、膠凝劑0.2?0.5％、增塑劑0.05?0.2％、抗老化劑0.05?0.2％、交聯劑0.05?0.2％、增稠劑0.1?0.5％、光引發劑0.3?1％、余量為去離子水。本發明提供了該耐高溫多層隔膜復合鋰離子電池隔膜的制備方法。本發明電池隔膜既具備涂層隔膜對電池帶來的較高的安全性，同時又能夠耐高溫，減小高溫條件下隔膜的收縮率，增加電池的整體壽命，且能提高隔膜與電解液的親和性，能夠保證隔膜被電解液充分溶脹有助于延長電池的循環壽命。

技術領域

本發明屬于電池隔膜的技術領域，涉及復合鋰離子電池隔膜，具體涉及一種耐高溫多層隔膜復合鋰離子電池隔膜及其制備方法，本發明復合鋰離子電池隔膜耐熱收縮性好，安全性高，熱穩定性好，隔膜使用壽命長；本發明制備方法簡單、易操作，制備的復合鋰離子電池隔膜機械性能好。

背景技術

鋰電池具有比能量高、體積小、重量輕、自放電少、長循環壽命、無污染等優點，得到了越來越廣泛的應用，市場延伸到移動手機、手提電腦、數碼攝像、電動工具、電動自行車、電動摩托車、電動汽車、儲能、航空航天、軍車艦船、武器等諸多領域，是新能源產業的重要組成部分。

鋰離子電池由正、負極材料、電解液、隔膜以及電池外殼組成。隔膜作為電池的“第三極”，是鋰離子電池中的關鍵內層組件之一。電池隔膜在鋰電池中的基本作用為隔開正負極，并且吸附電解液允許鋰離子通過。3C產品包括計算機、通信和消費類電子產品，是鋰電池應用的主要領域，對于 3C產品的鋰電池，僅使用PP隔膜和PE隔膜，其性能就能得到較好的滿足。但是隨著電動汽車的不斷發展，鋰電池的性能必須進一步提升才能滿足電動汽車的要求,比如在安全性、充放電性能、循環性能及倍率性等方面，電動汽車用鋰電池就比3C產品用鋰電池有更加嚴格的要求。

目前大多數鋰離子電池隔膜采用聚烯烴材料制造的微孔膜，尤其是消費類鋰離子電池所用隔膜。由于各行各業對大功率、高速充放電鋰離子電池的迫切需求，在使用過程中人們逐漸認識到該隔膜存在如下缺陷：促進枝狀晶體析出容易刺破隔膜造成短路；電解液的潤濕度低從而造成鋰離子導電率低；耐溫性能差，在過度充放電時往往產生的高溫使隔膜大量收縮甚至融化，造成電極直接接觸短路，從而引發火災甚至爆炸造成人員傷害。尤其是動力鋰離子電池，對隔膜的孔隙率、電解液潤濕度、耐溫性能、力學性能提出了更高的要求，單層聚烯烴隔膜已經不能滿足鋰電池使用和安全的需要，它制約了鋰離子電池及相關行業的發展。

鋰電池中的金屬Li電極存在著很多的問題，主要是循環壽命短和安全問題，Li+在金屬Li的表面析出時，由于局部極化的存在，很容易形成Li枝晶，即便是在目前廣泛采用的石墨負極上，在大電流充電，過充和低溫充電等惡劣情況下，仍然會出現Li枝晶的析出問題。嚴重的Li枝晶會刺穿隔膜，導致正負極短路，引發安全問題。即使Li枝晶不引發安全問題也會造成電池容量的損失，當Li枝晶生長到一定的長度，就會發生斷裂，形成死Li，造成不可逆的容量損失。

目前在提高鋰電池隔膜性能方面的發展研究以改善隔膜表面性質和調整隔膜基體材料為主。在改善隔膜表面性質方面主要的研究方向是隔膜涂布處理就是在隔膜表面涂覆一層陶瓷材料，就目前情況來看陶瓷涂布隔膜是提高鋰電池安全性的最有效方式，隔膜涂布陶瓷后可有效地提高隔膜的耐熱收縮性、安全性、熱穩定性以及改善隔膜的機械強度，從而延長隔膜的使用壽命。但是傳統涂層膜涂層與正負極直接接觸，難以避免會有一些副反應的發生。為了進一步使電池隔膜的性能滿足動力鋰電池的要求，新型鋰電池隔膜的制備方法如多層隔膜復合鋰離子電池隔膜得到越來越多的關注。