[發明專利]一種鋰離子電池隔膜及其制備方法、鋰離子電池

有效

• 申請號: 201910731547.1
• 申請日: 2019-08-08
• 公開（公告）號: CN110600659B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 宋賀;黃天翔;華秉楊;林沃榮;梁正峰
• 申請（專利權）人: 江蘇正力新能電池技術有限公司
• 主分類號: H01M50/44
• 分類號: H01M50/44;H01M50/46;H01M10/0525;H01M50/403;H01M50/434
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 潘俊達;郭寶煊

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種鋰離子電池隔膜，包括基材層以及設置于所述基材層至少一表面的微孔結構層，所述基材層包括玻璃纖維和陶瓷纖維中的至少一種以及粘結劑，所述微孔結構層由發泡漿料經過發泡處理得到。相比于現有技術，本發明的鋰離子電池隔膜在具有高熱穩定性和機械強度的同時，還具有良好的親水性和吸液能力。另外，本發明還提供一種鋰離子電池隔膜的制備方法及鋰離子電池。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種鋰離子電池隔膜及其制備方法、鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池是近年來迅速發展起來的新化學電源體系，與傳統的鎳鎘或鎳氫電池相比，它具有高比能量、長循環壽命、無記憶效應和快速充、放電等優點，廣泛用于便攜式電子產品、電動汽車和混合動力車等。

鋰離子電池通常主要由正極，負極，隔膜，電解液，電池外殼組成。其中，隔膜的主要作用是將電池的正、負極分隔開，防止正負極直接接觸而短路，同時還要使電解質離子能夠在電池充放電過程中順利通過，形成電流，在電池工作溫度發生異常升高時，關閉電解質離子的遷移通道，切斷電流保證電池安全。由此可見，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。

目前，我們在商業化使用的鋰離子電池隔膜一般為單層聚乙烯隔膜、單層聚丙烯隔膜或者聚乙烯/聚丙烯復合隔膜，雖然聚烯烴隔膜有較好的抗酸堿性，較高的拉伸強度，較高孔隙率等性能，但是聚烯烴隔膜仍然存在有以下不足：1)聚乙烯的熔點約為140℃，聚丙烯的熔點約為160℃，當電池局部溫度升高到其熔點以上時，有可能因隔膜的熔斷導致電池正負極接觸而發生短路，隔膜的高溫熱穩定性能仍然有待提高；2)聚烯烴隔膜機械強度低，易被刺穿，造成正負極短路，產生安全事故；3)聚烯烴隔膜吸液和保液能力差。為此，專利CN109841785A公開了一種電池隔膜，包括隔膜基層以及設置于所述隔膜基層至少一表面的熱熔性聚合物層，所述隔膜基層包括玻璃纖維和陶瓷纖維中的至少一種以及第一粘接劑，所述熱熔性聚合物層包括熱熔性聚合物和第二粘接劑。雖然該電池隔膜的耐高溫性能和機械強度得到了改善，但是熱熔性聚合物層會對隔膜基材的微孔結構造成堵塞，影響隔膜基層的親水性和吸液性能，因此，該電池隔膜的親水性和吸液性能仍有待進一步改善。

發明內容

本發明的目的之一在于：針對現有技術的不足，而提供一種鋰離子電池隔膜，在具有高熱穩定性和機械強度的同時，還具有良好的親水性和吸液能力。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種鋰離子電池隔膜，包括基材層以及設置于所述基材層至少一表面的微孔結構層，所述基材層包括玻璃纖維和陶瓷纖維中的至少一種以及粘結劑，所述微孔結構層由發泡漿料經過發泡處理得到。

其中，粘接劑包括聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、純丙乳液、聚丙烯酸-苯乙烯共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、丁苯橡膠、環氧樹脂、新戊二醇二丙烯酸酯、聚丙烯酸鈉系列、聚偏氟乙烯中的至少一種。

作為本發明所述的鋰離子電池隔膜的一種改進，所述基材層的厚度為9～12μm，所述基材層的孔隙率為40～50％?；膶拥暮穸冗^小時，其機械強度不夠理想，不能起到很好的隔絕保護作用，而當基材層的厚度過大時，又會降低電池整體的體積能量密度。另外，基材層的孔隙率過大會降低基材層的機械強度，基材層的孔隙率過小會影響鋰離子的傳導并且降低隔膜的吸液和保液能力。

作為本發明所述的鋰離子電池隔膜的一種改進，所述玻璃纖維的直徑和所述陶瓷纖維的直徑分別為0.2～0.5μm。直徑為0.2～0.5μm的玻璃纖維和/或陶瓷纖維具有更大的比表面積。

作為本發明所述的鋰離子電池隔膜的一種改進，所述粘接劑的含量占所述玻璃纖維和/或陶瓷纖維總重量的5～15％。粘接劑的質量占比過大會增大基材層的孔隙率，降低隔膜的機械強度。