[實(shí)用新型]一種鋰離子電池用陶瓷涂覆隔膜

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821592279.7
• 申請(qǐng)日: 2018-09-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN208706747U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹長(zhǎng)城;曹成群;張繼德;張曉偉;柴旺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南福森新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M2/14
• 分類號(hào): H01M2/14;H01M2/16;H01M10/0525
• 代理公司: 鄭州知己知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41132
• 代理人: 季發(fā)軍

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種鋰離子電池用陶瓷涂覆隔膜，屬于鋰離子電池隔膜生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，包括聚合物多孔基膜、涂覆于基膜表面一側(cè)或者兩側(cè)的聚合物膠液、涂覆于聚合物膠液表面的陶瓷涂層和涂覆于陶瓷涂層表面與基膜表面另一側(cè)的PVDF及其共聚物膠液。本實(shí)用新型陶瓷涂覆隔膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以增大陶瓷涂層與聚合物多孔基膜的粘結(jié)力，提升了隔膜與正負(fù)極片的粘結(jié)強(qiáng)度，有效改善了掉粉和涂層脫落的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了鋰電池高效的自動(dòng)化裝配，也極大提升了隔膜的耐熱性和耐電化學(xué)穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及鋰離子電池隔膜生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋰離子電池用陶瓷涂覆隔膜。

背景技術(shù)

近年來(lái)，為應(yīng)對(duì)汽車工業(yè)迅猛發(fā)展帶來(lái)的諸如環(huán)境污染、石油資源急劇消耗等負(fù)面影響，各國(guó)都在積極開(kāi)展采用清潔能源的電動(dòng)汽車。其中，鋰離子電池是電動(dòng)汽車主要的動(dòng)力來(lái)源。另外，鋰離子電池在3C、儲(chǔ)能、動(dòng)力等領(lǐng)域的應(yīng)用也很廣泛。隔膜是鋰離子電池的核心關(guān)鍵材料之一，其作用是將正極與負(fù)極材料隔開(kāi)、容許鋰離子通過(guò)、阻止電子通過(guò)。隔膜的性能決定了電極的界面結(jié)構(gòu)、電池的內(nèi)阻和注液量等，進(jìn)而影響電池的倍率、循環(huán)及安全性能等特性。隔膜對(duì)實(shí)際電池的性能有著至關(guān)重要的影響，其必須具備良好的化學(xué)、電化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性以及在反復(fù)充放電過(guò)程中對(duì)電解液保持高度浸潤(rùn)性。此外，隨著電動(dòng)汽車的快速發(fā)展，對(duì)鋰離子動(dòng)力電池的安全性提出了更高的要求，而影響鋰離子動(dòng)力電池安全性的關(guān)鍵因素之一就是隔膜的安全性。常規(guī)聚烯烴隔膜存在熔點(diǎn)低、機(jī)械性能差等問(wèn)題，鋰離子電池在長(zhǎng)期的循環(huán)過(guò)程中，鋰金屬沉積易形成鋰枝晶，鋰枝晶刺穿隔膜會(huì)造成正負(fù)極直接接觸，引起短路。同樣，過(guò)度充電或者溫度升高時(shí)（100℃以上）會(huì)發(fā)生熱收縮，從而導(dǎo)致電池短路、起火等安全問(wèn)題。另外，由于聚烯烴隔膜自身的疏水性能，導(dǎo)致其對(duì)電解液的浸潤(rùn)和保存性能差，增加了阻抗，限制了鋰電池大倍率充放電性能和鋰電池的循環(huán)性能。

現(xiàn)今通過(guò)在傳統(tǒng)隔膜表面涂覆陶瓷涂層可以有效改善其熱穩(wěn)定性、收縮性和吸液性，從而實(shí)現(xiàn)提高電池安全性和電化學(xué)性能的目的。聚烯烴樹(shù)脂中沒(méi)有極性基團(tuán)、表面能低，對(duì)于一般涂料的附著有一定的困難。此外，常見(jiàn)的陶瓷涂層所用陶瓷為納米氧化物粒子，其比表面能大，表面活性高，單個(gè)超細(xì)顆粒往往處于不穩(wěn)定狀態(tài)，顆粒之間因?yàn)橄嗷ノ鴪F(tuán)聚，不易分散，且其表面一般為親水特性，而聚烯烴膜為疏水材料，因此，陶瓷粉體涂布的均勻性較差，二者之間的粘結(jié)強(qiáng)度較低，存在明顯的“掉粉”現(xiàn)象，這會(huì)極大地影響陶瓷隔膜在鋰離子電池中的使用性能。

另外，目前的陶瓷涂覆隔膜中，作為涂層的陶瓷物，使用的是單一的粒徑，造成一種高致密，低孔隙的情況。導(dǎo)致涂覆前后隔膜透氣性損失較大，不能提供足夠多的存儲(chǔ)電解液的空間和耐高溫性能，鋰離子導(dǎo)通性低，最終鋰離子電池的倍率性能和循環(huán)性能不好，不能適用于現(xiàn)在高速發(fā)展的高端輕便的3C數(shù)碼產(chǎn)品和動(dòng)力汽車。

公開(kāi)號(hào)為CN207165671U的專利公開(kāi)了一種高安全性的陶瓷涂覆隔膜，包括聚烯烴基膜層和涂覆在聚烯烴基膜上單面或雙面的堿性陶瓷涂層，所述堿性陶瓷涂層上交聯(lián)有烷基或烯基苯基馬來(lái)酰亞胺高分子聚合物，所述聚烯烴基膜層的厚度為3.00～20.00μm，所述堿性陶瓷涂層厚度為0.1～0.5μm，所述堿性陶瓷涂層面密度為0.1～2g/m2，所述堿性陶瓷的粒徑D50為0.1～0.4μm。該實(shí)用新型通過(guò)采用短烷基磷酸類對(duì)堿性陶瓷進(jìn)行表面改性，經(jīng)驗(yàn)證，該隔膜熱收縮率高，吸液率低，熱穩(wěn)性差，影響陶瓷隔膜在鋰離子電池中的使用性能。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于解決上述技術(shù)難題，提供一種鋰離子電池用陶瓷涂覆隔膜，對(duì)隔膜的熱穩(wěn)定性、吸電解液率、涂層脫落、掉粉、陶瓷顆粒易團(tuán)聚等問(wèn)題有較大的改善。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種鋰離子電池用陶瓷涂覆隔膜，包括聚合物多孔基膜、涂覆于所述基膜表面一側(cè)或者兩側(cè)的聚合物膠液、涂覆于所述聚合物膠液表面的陶瓷涂層和涂覆于所述陶瓷涂層表面與所述基膜表面另一側(cè)的PVDF及其共聚物膠液。