[發(fā)明專利]鋰電池隔膜及其制備方法和鋰電池

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911315058.4
• 申請(qǐng)日: 2019-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN110911619A
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫永輝;姜茜茜;齊士博;呂豪杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆山寶創(chuàng)新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M2/14
• 分類號(hào): H01M2/14;H01M2/16;H01M10/052
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 肖陽

本發(fā)明公開了鋰電池隔膜及其制備方法和具有該鋰電池隔膜的鋰電池。該鋰電池隔膜包括：基膜，以及復(fù)合材料層，所述復(fù)合材料層形成在所述基膜的一側(cè)或兩側(cè)，所述復(fù)合材料層包括：石墨烯、無機(jī)材料和助劑。該鋰電池隔膜具有優(yōu)秀的拉伸強(qiáng)度和穿刺強(qiáng)度，且可以顯著提高鋰電池的安全性和電化學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及鋰電池隔膜及其制備方法和具有該鋰電池隔膜的鋰電池。

背景技術(shù)

隨著全球能源危機(jī)日益加劇，以及環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，可再生能源取代化石燃料逐漸成為趨勢(shì)。鋰離子電池因其具有的高電壓、高比能量、長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)而成為最受青睞的二次電池。鋰離子電池一般都是由正極、負(fù)極、隔膜和電解液組成。隔膜作為鋰離子電池的關(guān)鍵組件之一，在鋰離子電池中起著至關(guān)重要的作用，鋰離子電池主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作。在充放電過程中，Li⁺在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌，即充電時(shí)，Li⁺從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反。作為鋰電池的關(guān)鍵材料，隔膜在其中扮演著隔絕電子的作用，阻止正負(fù)極直接接觸，允許電解液中鋰離子自由通過，同時(shí)，隔膜對(duì)于保障電池的安全運(yùn)行也起著至關(guān)重要的作用。

目前，鋰離子電池中常用的隔膜為PE、PP為主的聚烯烴隔膜或陶瓷涂覆的隔膜；隔膜性能的優(yōu)劣直接影響著電池容量、內(nèi)阻、倍率性能、循環(huán)使用壽命以及電池使用的安全性能，因此，隔膜生產(chǎn)的一致性要求極高，不僅對(duì)厚度、面密度、力學(xué)性能這些基本要求之外，對(duì)隔膜微孔的尺寸和分布的均一性、熱收縮性、穿刺強(qiáng)度等性能也都有很高的要求。

為了達(dá)到高質(zhì)量能量密度和體積能量密度的要求，對(duì)隔膜的要求越來越嚴(yán)格，因此，性能優(yōu)良隔膜的開發(fā)已迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出鋰電池隔膜及其制備方法和具有該鋰電池隔膜的鋰電池。該鋰電池隔膜具有優(yōu)秀的拉伸強(qiáng)度和穿刺強(qiáng)度，且可以顯著提高鋰電池的安全性和電化學(xué)性能。

在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種鋰電池隔膜。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該鋰電池隔膜包括：基膜，以及復(fù)合材料層，所述復(fù)合材料層形成在所述基膜的一側(cè)或兩側(cè)，所述復(fù)合材料層包括：石墨烯、無機(jī)材料和助劑。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鋰電池隔膜，其基膜表面具有包含石墨烯、無機(jī)材料和助劑的復(fù)合材料層。該復(fù)合材料層中的石墨烯與無機(jī)材料形成接枝復(fù)合材料，從而獲得優(yōu)秀的拉伸強(qiáng)度和穿刺強(qiáng)度。通過將該復(fù)合材料層形成在基膜的一側(cè)或兩側(cè)表面，可以顯著提高隔膜整體的拉伸強(qiáng)度和刺穿強(qiáng)度，從而提高電池的安全性和耐久性。另一方面，石墨烯接枝復(fù)合材料同時(shí)具有優(yōu)秀的電化學(xué)性能，可以有效改善鋰電池的循環(huán)性能、倍率性能等電化學(xué)性能。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的鋰電池隔膜還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述基膜由選自聚丙烯、聚乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚酯、玻璃纖維、芳綸和聚酰亞胺中的至少之一形成。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述無機(jī)材料包括選自二氧化鈦和二氧化硅中的至少之一。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述助劑包括選自表面活性劑、粘結(jié)劑和分散劑中的至少之一。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述表面活性劑包括選自十二烷基苯磺酸鹽、油醇聚氧乙烯醚、油酸鹽和硬脂酸鹽中的至少之一。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述粘結(jié)劑包括選自丁苯橡膠、聚乙烯醇、羧甲基纖維素、羥甲基纖維素鹽、聚丙烯酸、聚丙烯酸樹脂、聚丙烯酸酯衍生物、聚丙烯腈、丙烯酸酯-丙烯腈共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少之一。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述分散劑包括選自十二烷基硫酸鹽、聚丙烯酸銨鹽、甲基戊醇、聚丙烯酰胺、聚氧乙烯醚和油酸酰胺中的至少之一。