[發(fā)明專利]多孔隔膜及其制備方法和鋰離子電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910314265.1
• 申請日: 2019-04-18
• 公開（公告）號(hào): CN111834591B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔河卿;宣博文;金麗娜;單軍;何龍
• 申請（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M50/449
• 分類號(hào): H01M50/449;H01M50/411;H01M50/417;H01M50/403;H01M50/491;H01M10/0525
• 代理公司: 北京英創(chuàng)嘉友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11447
• 代理人: 王浩然

本公開涉及一種多孔隔膜及其制備方法和鋰離子電池，該多孔隔膜包括聚烯烴基膜和覆于所述聚烯烴基膜表面的聚合物多孔粘結(jié)層，所述聚合物多孔粘結(jié)層為多層絲網(wǎng)狀交織結(jié)構(gòu)，具有平均孔徑為0.2～10μm的孔，孔隙率為60～95％。該多孔隔膜具有特殊的形貌結(jié)構(gòu)和較大的孔隙率，使其整體均勻性和透氣性更好，由該多孔隔膜制備的鋰離子電池具有較好的循環(huán)性能與倍率性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及電池領(lǐng)域，具體地，涉及一種多孔隔膜及其制備方法和鋰離子電池。

背景技術(shù)

在鋰電池的結(jié)構(gòu)中，隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。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，此外還具有能使電解質(zhì)離子通過的功能。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)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。鋰離子電池隔膜具有大量曲折貫通的微孔，能夠保證電解質(zhì)離子自由通過形成充放電回路；而在電池過度充電或者溫度升高時(shí)，隔膜通過閉孔功能將電池的正極和負(fù)極分開以防止其直接接觸而短路，達(dá)到阻隔電流傳導(dǎo)，防止電池過熱甚至爆炸的作用。傳統(tǒng)的隔膜造孔方法為將粘結(jié)層整個(gè)浸入水中，該法過于劇烈，容易造成粘結(jié)層離皮的現(xiàn)象。

CN201610233725.4公開了一種電池隔膜涂層的制備技術(shù)，以聚烯烴為基膜，在基膜上方通過浸涂的方法在兩側(cè)涂覆上多孔無機(jī)陶瓷，之后在多孔無機(jī)陶瓷的表面再次采取浸涂的方法涂覆上膠層，通過控制干燥條件，來調(diào)控膠層的孔徑和孔隙率。該控制孔徑的方法在行業(yè)中俗稱控制蒸發(fā)沉淀法，業(yè)內(nèi)常用于制備丙酮體系聚偏氟乙烯涂層。該法的缺點(diǎn)在于浸涂即將隔膜整個(gè)浸沒入膠液中，取出后膠液因?yàn)檎承詴?huì)附著在隔膜表面，干燥后即成為涂層，不方便精確控制涂層的厚度和面密度。此外由于是敞開體系浸入式涂覆，且工業(yè)上為了生產(chǎn)效率常采用低沸點(diǎn)的溶劑(如丙酮)，因此不能很好的回收有機(jī)溶劑，提高了隔膜涂層產(chǎn)品的成本和廢液處理的困難程度。

CN201510069135.8公開了一種在無紡布基膜上采用浸沒式相分離法制備多孔有機(jī)涂層的技術(shù)。該法首先采用靜電紡絲法對無紡布進(jìn)行改性，之后將聚合物和陶瓷混合配制成漿料，涂覆在改性隔膜表面，最后將隔膜浸沒在非溶劑中，通過非溶劑和溶劑的置換，制備多孔涂層。該法存在以下不足：第一，無紡布材料與現(xiàn)行的鋰電池多孔聚烯烴隔膜體系暫不兼容；第二，靜電紡絲法設(shè)備成本高，占地面積大，生產(chǎn)效率低，且實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中很容易受到外界干擾，不適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)；第三，直接將隔膜浸入在非溶劑中的相分離過程過于劇烈，不易得到較為均一的隔膜涂層；另外，在浸沒分離過程中，有機(jī)溶劑在浸沒浴中的濃度會(huì)逐漸升高，這將對隔膜涂層形貌帶來較為不利的影響，此外對浸沒浴槽進(jìn)行更換純凈的浸沒浴也會(huì)影響到隔膜涂層的連續(xù)生產(chǎn)過程。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的目的是提供一種多孔隔膜及其制備方法和鋰離子電池。該多孔隔膜具有特殊的形貌結(jié)構(gòu)和較大的孔隙率，使其整體均勻性和透氣性更好。由該多孔隔膜制備的鋰離子電池具有較好的循環(huán)性能與倍率性能。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本公開第一方面：提供一種多孔隔膜，包括聚烯烴基膜和覆于所述聚烯烴基膜表面的聚合物多孔粘結(jié)層，所述聚合物多孔粘結(jié)層為多層絲網(wǎng)狀交織結(jié)構(gòu)，具有平均孔徑為0.2～10μm的孔，孔隙率為60～95％。

可選地，所述聚合物多孔粘結(jié)層含有多個(gè)聚集點(diǎn)，所述聚合物多孔粘結(jié)層以所述多個(gè)聚集點(diǎn)為中心呈現(xiàn)放射狀絲網(wǎng)交織結(jié)構(gòu)。

可選地，相鄰兩個(gè)所述聚集點(diǎn)之間的間距為300～10000nm；所述聚集點(diǎn)的直徑為10～10000nm。

可選地，所述多孔隔膜的透氣率為100～500sec/100mL。

可選地，所述聚合物多孔粘結(jié)層中的聚合物為聚偏氟乙烯均聚物和/或聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物。

可選地，所述聚合物多孔粘結(jié)層的厚度為0.1～5μm，優(yōu)選為0.3～3μm；面密度為0.2～6g/m²，優(yōu)選為0.3～3.5g/m²。