[發明專利]一種鋰離子電池復合隔膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201910486904.2
• 申請日: 2019-06-05
• 公開（公告）號: CN112054149B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 萬華豐;韓笑;李凡群;譚歌;張偉
• 申請（專利權）人: 萬向一二三股份公司
• 主分類號: H01M50/449
• 分類號: H01M50/449;H01M50/446;H01M50/403;B29D7/01
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明涉及鋰離子電池領域，公開了一種鋰離子電池復合隔膜及其制備方法，復合隔膜包括基層隔膜和涂覆在基層隔膜兩側的分段涂層，分段涂層包括端部涂層和中間涂層，端部涂層為由陶瓷漿料和PVDF漿料混合涂覆成的混合涂層，中間涂層為由陶瓷漿料涂覆成的陶瓷涂層。制備方法如下：將聚丙烯、超高分子量聚乙烯及礦物油混合，通過擠出機擠出成隔膜；將一層隔膜縱向拉伸成孔；將另一層隔膜橫向拉伸成孔，將經過兩層隔膜熱壓復合，熱定型后得到基層隔膜；將分段涂層涂覆在基層隔膜兩側表面，烘干后即得復合隔膜。本發明通過涂覆分段涂層及特殊的基層隔膜制備方法，提高了復合隔膜的機械性能和電池的倍率性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，尤其是涉及一種鋰離子電池復合隔膜及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池具有電壓高，能量密度大，循環性能好，自放電小，無記憶效應，工作溫度范圍寬等優點，隨著時代的發展，鋰離子電池的應用在市場上不斷拓展。鋰離子電池主要由正極、負極、隔膜、電解液等幾部分構成，作為鋰電池的關鍵材料，隔膜在其中扮演著允許電解液中鋰離子自由通過，阻止正負極直接接觸，隔絕電子的作用，同時，隔膜對于保障電池的安全運行也起至關重要的作用。如在刺穿等特殊情況下，發生隔膜局部破損導致正負極的直接接觸，從而引發劇烈的電池反應造成電池的起火爆炸。鋰電池的結構中，隔膜是關鍵的內層組件之一。

現有常用的鋰離子電池隔膜結構主要為聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)單層微孔膜或者聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)三層隔膜。例如，在中國專利文獻上公開的“一種改進的單向拉伸制備聚乙烯微孔隔膜的方法”，其公告號CN104201311B，該發明針對現有單向拉伸方法制備聚乙烯微孔隔膜的生產工藝進行了改進，通過在單向拉伸制備聚乙烯微孔隔膜生產工藝的冷拉伸步驟設置兩段拉伸：快速拉伸和慢速拉伸，消除了現有生產工藝中的熱拉伸步驟，從而簡化生產流程，減少生產設備投入和操作費用，降低聚乙烯微孔隔膜的生產成本。

但現有技術中的聚乙烯或聚丙烯類隔膜材料的透氣性及親液性較差，影響電池性能；并且該類材料的熱穩定性差，當溫度達到一定時，隔膜發生熔斷，導致正負極直接接觸，從而產生電池內部短路，最終導致電池失效。并且使用干法單向拉伸制造出的隔膜在拉伸方向上的機械強度較低，導致電池自放電率高，影響電池的使用效果。

發明內容

本發明的第一個目的是為了克服現有技術中的聚乙烯或聚丙烯類隔膜材料的透氣性及親液性較差，影響電池性能；并且該類材料的熱穩定性差，當溫度達到一定時，隔膜發生熔斷，導致正負極直接接觸，從而產生電池內部短路，最終導致電池失效的問題，提供一種鋰離子電池復合隔膜，提高隔膜的透氣性、親液性和熱穩定性，從而降低鋰離子電池的內阻，提高電池的倍率性能及安全性能。

本發明的第二個目的是為了克服現有技術中使用干法單向拉伸制造出的隔膜在拉伸方向上的機械強度較低，導致電池自放電率高，影響電池的使用效果的問題，提供一種鋰離子電池復合隔膜的制備方法，有效提高隔膜的機械強度，降低電池的自放電率。

為了實現上述第一目的，本發明采用以下技術方案：

一種鋰離子電池復合隔膜，包括基層隔膜和涂覆在基層隔膜兩側的分段涂層，所述分段涂層包括涂覆于基層隔膜兩端的端部涂層和位于兩個端部涂層之間的中間涂層，所述端部涂層為由陶瓷漿料和PVDF漿料混合涂覆成的混合涂層，所述中間涂層為由陶瓷漿料涂覆成的陶瓷涂層。

本發明在聚丙烯或聚乙烯基層隔膜之上涂覆分段涂層形成復合隔膜，一方面，分段涂層中的陶瓷涂層可以使隔膜的孔隙率更加均勻，提高了復合隔膜的機械強度和熱穩定性，進而提高了電池的安全性能；另一方面，因為端部涂層中含有PVDF漿料，用復合隔膜制成的電芯在熱壓時PVDF會變成熔融狀，將正負極片粘結在一起，使得熱壓后電芯正負極片間的間距減小，降低了電芯的厚度的同時縮短了離子擴散距離，從而提高電池的倍率性能，降低了電池內阻。