[發明專利]一種具有自交聯作用的隔膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201811331905.1
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN111180641A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 申向宇
• 申請（專利權）人: 湖北江升新材料有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M2/14;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 張全文

本發明提供了一種具有自交聯作用的隔膜及其制備方法。該隔膜包括基底以及形成在所述基底表面的水性組合物，所述水性組合物涂層中的水性組合物為聚甲基丙烯酸甲酯接枝的納米二氧化硅顆粒。將該具有自交聯作用的水性組合物涂覆于隔膜基底材料上，得到具有自交聯作用的隔膜，該隔膜能夠有效地提升其高溫抗收縮性能，改善其耐溫特性；其次，該隔膜具有溶脹保液特性，能夠提升對電解液的親和性；同時，該涂層形成自交聯膜層，能夠有效增強涂層材料對隔膜基底的粘接效果，避免涂層從隔膜上脫離。該鋰電池隔膜加工工藝簡單，條件易控，生產效率高，降低了生產成本。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池隔膜領域，尤其涉及一種涂覆自交聯組合物的鋰離子電池隔膜及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池具有工作電壓高、能量密度大重量輕、無記憶效應、循環壽命長和無污染等優點，因此其近年來得到了廣泛的研究和應用，并已經成為各類電子產品的主力電源，廣泛的應用于手機、數碼、工具、汽車等各個領域。

鋰離子電池主要由正負電極材料、電解質及隔膜組成。其中，隔膜主要用于分離電池的正、負極，防止正負兩極接觸而短路。此外，隔膜還用于保障電解質離子的通行。作為鋰電池中最為重要的組成部分之一，隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環以及安全性能等特性，性能優異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。隔膜材質是不導電的，其物理化學性質對電池的性能有很大的影響。現有鋰離子電池隔膜通常采用聚烯烴材質的微孔膜，但由于該材料耐溫性差、與電解液浸潤性差，影響了電池的性能表現，成為制約鋰離子電池性能發展的瓶頸。

近年來，對鋰離子電池隔膜的改性集中于利用不同的功能涂層提升隔膜相應的性能，通常采用陶瓷涂層提升隔膜高溫下的收縮性能，采用聚合物涂層改善隔膜對電解液的潤濕性或對電池極片的粘結性。又或是同時采用兩種涂層，從兩個方面改善隔膜性能，例如采用陶瓷和凝膠聚合物復合涂層隔膜，旨在增加電池的耐熱性和電解液保持性。另外還有公開了加入磷酸三乙酯作為PVDF 的分散劑，使PVDF較好地分散在水中，以提高涂層的粘接性。但是單一涂層對電池性能提升有限，不能達到全面的性能提升；而多層復合涂層一般是進行兩次涂覆，對隔膜本身透氣性影響大，同時容易影響涂層的粘接性造成涂層脫落，從而影響該隔膜的性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有自交聯作用的隔膜及其制備方法，旨在解決現階段鋰電池隔膜耐熱性不高、保液性差及粘接不牢固的問題。

本發明實施例的另一目的在于提供一種含有鋰電池隔膜的鋰電池。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：一種具有自交聯作用的隔膜，隔膜包括基底以及形成在基底表面的水性組合物，水性組合物為聚甲基丙烯酸甲酯接枝的納米二氧化硅顆粒。

本發明提供的有自交聯作用的隔膜，水性組合物以納米二氧化硅顆粒為基層，通過將聚甲基丙烯酸甲酯接枝到納米粒子表面形成自交聯層。將該具有自交聯作用的水性組合物涂覆于隔膜基底材料上，得到具有自交聯作用的隔膜，該隔膜能夠有效地提升其高溫抗收縮性能，改善其耐溫特性；其次，該隔膜具有溶脹保液特性，能夠提升對電解液的親和性；同時，該涂層形成自交聯膜層，能夠有效增強涂層材料對隔膜基底的粘接效果，避免涂層從隔膜上脫離。該鋰電池隔膜加工工藝簡單，條件易控，生產效率高，降低了生產成本，僅需要一次涂布作業就可以實現，相對于兩次涂布的復合隔膜，該隔膜具有較薄涂層，能夠在提高其耐熱性、保液性的同時縮小鋰離子傳遞路徑；并且不需要額外增加乳化劑和粘接劑將涂層與隔膜進行粘接，減少引入對電池有影響的雜質。

以及，一種鋰離子電池，包括依次層疊的正極、隔膜和負極，所述隔膜為所述的具有自交聯作用的隔膜。

本發明提供的鋰離子電池，由于含有上述電池隔膜的制備方法而獲得的電池隔膜，正是由于該電池隔膜耐熱性能好，保液能力和離子電導率強，厚度薄，粘接性能好、雜質少，使得本發明鋰離子電池具有大電流充放電能力。

具體實施方式