[發明專利]一種多核-單殼結構凝膠聚合物涂覆隔膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201710445470.2
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107230766B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 廖柳輝;曹江;楊雪梅;譚斌;陳良
• 申請（專利權）人: 深圳市星源材質科技股份有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M4/60;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 廣州勝沃園專利代理有限公司 44416
• 代理人: 張帥

本發明公開了一種多核?單殼結構凝膠聚合物涂覆隔膜，其特征在于，包括基膜以及位于一側或兩側的核?殼結構凝膠聚合物涂層，所述多核?殼結構凝膠聚合物是由下述重量份的原料組成的，該涂層隔膜具有高效吸收電解液并凝膠的功能，與水性PVDF、水性丙烯酸酯類聚合物涂覆隔膜相比，多核?單殼結構凝膠聚合物涂覆隔膜具備優異的電池性能，包括循環和倍率性能。多核?單殼結構凝膠聚合物涂覆隔膜用于鋰離子電池，開發出凝膠態的聚合物鋰離子電池，使得電池制造效率，安全性，一致性均可得到提高。

技術領域

本發明設計鋰離子電池領域，尤其是涉及一種多核-單殼結構凝膠聚合物涂覆隔膜及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池以其能量密度大、工作電壓高、循環壽命長和自放電率低等特點，越來越受到人們的關注，其應用范圍也在逐漸拓展。在鋰電池結構中，隔膜是關鍵的內層組件之一，隔離正負極、防止短路，此外還具有提供鋰離子傳導孔道的基本功能。傳統的鋰離子電池隔膜采用聚烯烴隔膜，僅能實現鋰電池隔膜的基本功能，難以滿足新一代鋰離子電池的技術要求。

隨著動力汽車的發展，能量密度成為了當前鋰離子電池發展的最大挑戰，人們都期待電池的能量密度能夠達到一個全新的量級，使得產品的續航時間或續航里程不再成為困擾產品的主要因素。而高能量密度下鋰離子電池的安全性能、硬度、電池循環壽命等問題相繼產生，現有的主要解決方案是在聚烯烴隔膜的表面涂覆功能涂覆層，主要為陶瓷涂覆、聚合物涂覆等。而陶瓷涂覆隔膜雖然在一定程度上改善了隔膜的熱收縮、浸潤性等，從而提高了鋰離子電池的循環壽命和安全性能，但是陶瓷涂覆隔膜的電池中電解液呈液態，漏液導致的安全問題不可避免，同時電池硬度得不到提高。聚合物涂覆隔膜雖有具有吸收電解液凝膠的特性，但因電池內阻過大，影響電池性能，倍率性和循環壽命均有下降。此外，也有將聚合物和陶瓷粉體共混得到的復合涂覆隔膜，但均因復合涂層界面性能不佳而影響到電池的性能。

鑒于此，本發明提供一種多核-單殼結構凝膠聚合物涂覆隔膜，該涂層同時具備陶瓷隔膜和聚合物隔膜的優點，在保證耐高溫性能的同時，保持和極片的緊密粘結，大幅度降低電芯內阻和界面阻抗，電池的安全性能提高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種高離子電導率、高介電常數以及優異的電池性能的核-單殼結構凝膠聚合物涂覆隔膜及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種多核-單殼結構凝膠聚合物涂覆隔膜，包括基膜以及位于一側或兩側的核-殼結構凝膠聚合物涂層，所述多核-殼結構凝膠聚合物是由下述重量份的原料組成的：

高彈性納米顆粒60-70、無機納米顆粒20-30、聚甲基丙烯酸甲酯20-40、丙烯腈70-80、過氧化二異丙苯0.8-1、烯丙基聚乙二醇3-5、甲基三乙氧基硅烷0.4-1、四羥甲基硫酸磷2-3、2-硫醇基苯駢咪唑0.6-1、三硬脂酸甘油酯2-3、2,2-二羥甲基丙酸1-2、吡啶硫酮鋅0.3-1、乙氧基化烷基硫酸銨0.7-1、羥乙基纖維素3-4、脂肪醇聚氧乙烯醚1-2。

所述的高彈性納米顆粒為丁腈-聚氯乙烯復合物彈性體、硫化橡膠、聚氨酯彈性體、丁腈橡膠、丁苯橡膠、氟彈性體、聚酯-聚醚、順丁橡膠、硅氧烷中的一種或其兩種以上混合物組成。

所述的無機納米顆粒為納米氧化硅、納米氧化鋁、納米鈦酸鋇、納米氧化鈦、納米硫酸鋇、納米蒙脫土、納米碳酸鈣、納米氧化鋯中的一種或兩種以上的組合物。

所述的基膜為聚丙烯多孔薄膜、聚乙烯多孔薄膜、聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯三層復合多孔薄膜、單面陶瓷涂覆隔膜、雙面陶瓷涂覆隔膜、無紡布隔膜，且厚度為5-50μm，孔隙率為20％-70％，平均孔徑為10～1000nm。

所述的多核-殼結構凝膠聚合物的制備方法包括以下步驟：