[發明專利]隔膜及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810067162.5
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108269958A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 陳家輝;崔燕;薛建軍
• 申請（專利權）人: 廣州鵬輝能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;H01M10/0525
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 孫海杰

本發明提供了一種隔膜及其制備方法和應用，涉及電池技術領域，所述隔膜包括依次層疊設置的基膜和涂層，所述涂層主要由耐高溫納米粒與粘合劑制成，隔膜的制備方法包括如下步驟：將耐高溫納米粒和粘合劑溶解于溶劑中制成漿料，將漿料涂覆于基膜表面，干燥后，得到隔膜；改善了現有隔膜耐擠壓、針刺和沖擊性能差，容易發生破損，且在高溫下會收縮或碳化，導致鋰電池發生燃燒或爆炸的技術問題，通過在基膜上設置耐高溫納米粒與粘合劑制成的涂層，不僅提高了鋰電池的耐沖擊性能、耐擠壓性能和耐針刺性能，而且能夠提高了鋰電池耐高溫性能，從而大幅提高了鋰電池的安全性能，減少鋰電池燃燒或爆炸事故的發生。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，尤其是涉及一種隔膜及其制備方法和應用。

背景技術

鋰離子電池因其具有體積能量比和重量能量比高、電壓高、自放電率低、無記憶效應、循環壽命長等優點被廣泛應用于各個領域。但其安全性制約了鋰電池的進一步發展。隔膜處于鋰電池正負極之間，用于阻斷正負極的直接接觸以防止發生短路，同時其為多微孔薄膜結構，以便于鋰離子通過。但是當鋰電池受到沖擊、擠壓或者針刺時，傳統隔膜會發生破裂，使鋰電池內部發生短路，瞬間釋放大量的熱量誘發鋰電池內部的物質發生分解和氧化還原反應，導致鋰電池熱失控。另外，傳統的隔膜融化溫度低、熱收縮率高，當鋰電池內部溫度升高時，隔膜會受熱收縮甚至碳化，導致正負極接觸面積增大，短路現象進一步加劇，導致鋰電池發生燃燒或爆炸。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種隔膜，以改善現有的隔膜耐擠壓、針刺和沖擊性能差，容易發生破損，且在高溫下會收縮或碳化，導致鋰電池發生燃燒或爆炸的技術問題。

本發明提供的隔膜，包括依次層疊設置的基膜和涂層，所述涂層主要由耐高溫納米粒與粘合劑制成。

進一步的，所述基膜為多微孔薄膜；

優選地，所述基膜為多微孔聚合物薄膜；

優選地，所述多微孔聚合物薄膜選自聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯和聚酰亞胺中的至少一種。

進一步的，所述耐高溫納米粒選自三氧化二鋁、氫氧化鋁、勃姆石、氧化鎂、氫氧化鎂、二氧化鈦、硫酸鋇、鋯鈦酸鉛、硼酸鋅、碳酸鋅、堿式碳酸鋅、碳酸鎂、堿式碳酸鎂、碳酸鋰、碳酸鈣、聚酰亞胺、聚四氟乙烯、芳綸和滌綸中的至少一種。

進一步的，所述涂層與所述基膜的厚度比為(0.5-10):1，優選為(0.5-2):1。

進一步的，所述粘合劑選自聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氯乙烯、聚丙烯酰胺、丁苯橡膠、羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素、羧甲基纖維素、聚乙烯醇、丙烯腈共聚物、海藻酸鈉、殼聚糖和殼聚糖衍生物中的至少一種。

進一步的，所述耐高溫納米粒的粒徑為10-100nm，優選為20-50nm。

本發明的目的之二在于提供上述隔膜的制備方法，包括如下步驟：

將耐高溫納米粒和粘合劑溶解于溶劑中制成漿料，將漿料涂覆于基膜表面，干燥后，得到隔膜。

進一步的，所述溶劑為水和/或有機溶劑；

優選地，所述有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮。

進一步的，通過烘干將漿料干燥，烘干的溫度為70-90℃。

本發明的目的之三在于提供上述隔膜在鋰電池中的應用。

本發明提供的隔膜，通過在基膜上設置耐高溫納米粒與粘合劑制成的涂層代替傳統單層結構的隔膜，不僅提高了鋰電池的耐沖擊性能、耐擠壓性能和耐針刺性能，而且提高了鋰電池耐高溫性能，從而大幅提高了鋰電池的安全性能，減少鋰電池燃燒或爆炸事故的發生，并有利于提高鋰電池的循環壽命。