[發(fā)明專利]一種溶膠涂層隔膜及其制備方法和用途

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711407054.X
• 申請(qǐng)日: 2017-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN108155326A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程躍;蘇曉明;陳永樂;何方波;王偉強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海恩捷新材料科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M2/14
• 分類號(hào): H01M2/14;H01M2/16;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 張睿

本發(fā)明公開了一種溶膠涂層隔膜及其制備方法和用途。所述隔膜含有隔膜基材和涂覆在所述隔膜基材上的溶膠涂層。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電化學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種溶膠涂層隔膜及其制備方法和用途。

背景技術(shù)

由于具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)異的物理性能，微孔聚乙烯膜被廣泛的應(yīng)用于二次鋰離子電池，如：手機(jī)電池、筆記本電池、電動(dòng)工具電池及動(dòng)力汽車電池。在鋰離子電池中，隔膜的主要作用是使電池的正、負(fù)極分隔開來，防止兩極接觸而短路，是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響著電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對(duì)提高鋰離子電池的綜合性能具有重要的作用。

目前，隨著動(dòng)力汽車在生活中的廣泛應(yīng)用，由于較大數(shù)量串并聯(lián)電池組的出現(xiàn)，鋰離子電池的一致性和安全性能備受關(guān)注，而鋰離子電池中作為隔斷正負(fù)極材料的隔膜對(duì)電池的安全性的要求則越來越高，尤其是隔膜的耐高溫性能和與正負(fù)極界面間接觸性能。而鋰離子電池使用的隔膜一般為聚烯烴基微孔膜，由于這種聚烯烴基微孔膜熔點(diǎn)低于150℃，故其容易帶來以下缺陷：當(dāng)電池溫度因內(nèi)部或外部因素而升高時(shí)，這種隔膜會(huì)收縮或熔融，使得隔膜的體積變化。隔膜的收縮或熔融導(dǎo)致正極和負(fù)極之間的直接接觸，從而產(chǎn)生內(nèi)部短路，進(jìn)而引起電池鼓脹、燃燒、爆炸等意外事故的發(fā)生。另外由于隔膜與正負(fù)極片在電池中主要是靠電池設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留尺寸方法設(shè)計(jì)，在電池制作完成后依靠正負(fù)極片吸液膨脹后，將正負(fù)極與隔膜通過壓力的方式連接，使得中間的間隙不受控，無(wú)法保持電池的一致性。而動(dòng)力汽車電池由于數(shù)量多、一致性差，造成BMS系統(tǒng)無(wú)法管控，進(jìn)而造成安全事故。

為了滿足提高電池耐熱性能的要求，一般需要比較密集的陶瓷粒子，這使得僅涂覆有陶瓷材料層的隔膜即使在熱壓的情況下，也不能與電極之間形成良好的粘接作用，仍然會(huì)有隔膜與電極錯(cuò)層的危險(xiǎn)。因此，本領(lǐng)域迫切需要尋找一些具有耐高溫和良好粘接作用的隔膜涂層，可以有效防止隔膜與電極的錯(cuò)層，進(jìn)一步提高電池的安全性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種高穩(wěn)定性的鋰離子電池用的溶膠涂層隔膜，其具有較好的電池性能(例如安全性、電池一致性等等)。

本發(fā)明另一個(gè)目的是改善隔膜的熱穩(wěn)定性能，提升電池安全性能；又能提供一種改善隔膜與正負(fù)極間的接觸界面，來提高電池的一致性，最終使得電池安全性的提升。

在本發(fā)明的第一方面，提供了一種溶膠涂層隔膜，所述隔膜含有隔膜基材和涂覆在所述隔膜基材上的溶膠涂層。

在另一優(yōu)選例中，所述溶膠涂層含有無(wú)機(jī)溶膠顆粒和水性粘合劑；更優(yōu)選地，所述溶膠涂層還含有表面活性劑；所述表面活性劑選自下述一種或兩種以上：聚乙二醇(PEG)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、烷基聚氧乙烯醚、氟碳表面活性劑。

在另一優(yōu)選例中，上述無(wú)機(jī)溶膠顆粒的D10＞100nm。

在另一優(yōu)選例中，上述無(wú)機(jī)溶膠顆粒粒徑為50-150nm；更優(yōu)選80-120nm。

在另一優(yōu)選例中，所述無(wú)機(jī)溶膠顆粒和水性粘合劑的重量比為10-50﹕1；更優(yōu)選為10-30﹕1；最優(yōu)選為20-30﹕1。

在另一優(yōu)選例中，所述無(wú)機(jī)溶膠顆粒選自三氧化二鋁、二氧化硅、硫酸鋇、勃姆石、氧化鎂或氫氧化鎂；所述水性粘合劑選自選自下述的一種或兩種以上：聚氨酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸類、聚氨酯丙烯酸酯、聚丙烯酸酯共聚乳液。

在另一優(yōu)選例中，所述溶膠涂層厚度為1-8μm；更優(yōu)選為1-4μm；最優(yōu)選為1-2μm。