[發明專利]一種金屬復合氧化物涂覆的電池隔膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010773092.2
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111900314B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 閆昭;李泓
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01M50/434
• 分類號: H01M50/434;H01M50/417;H01M50/491;H01M50/403;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 北京慧誠智道知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11539
• 代理人: 李楠

本發明涉及一種金屬復合氧化物涂覆的電池隔膜及其制備方法和應用。所述金屬復合氧化物涂覆的電池隔膜包括：基膜，以及附著于基膜的至少一側表面的涂層；所述涂層是以金屬復合氧化物材料為主材的混合物；所述金屬復合氧化物材料具體為Mg_xM_yO；其中x＝0.1?2，y＝0.1?2，M為Cu、Ni、Zn、Ti、Mn、Fe、Pb中的一種或幾種；所述金屬復合氧化物材料的粒徑D50在100nm?10um之間。

技術領域

本發明涉及材料技術領域，尤其涉及一種金屬復合氧化物涂覆的電池隔膜及其制備方法和應用。

背景技術

目前，鋰電池作為新型的二次電池，具有高能量密度、循環壽命長等優點，其應用范圍不斷擴展，已大量應用于動力汽車、儲能和便攜式電器中。然而，頻發的鋰電池安全事故日益引起了人們的廣泛關注，人們對鋰離子電池的性能要求也越來越高，不僅要求鋰電池具有較高的容量和較好的容量保持率，更重要的是具備較高的安全性。其中，隔膜作為鋰電池的重要組成部分，可以有效防止正、負極接觸發生短路，對鋰電池的安全性具有非常重要的影響，因此，高性能的隔膜對鋰電池電性能和安全性能的提升是及其可觀的。

陶瓷隔膜是目前使用最為廣泛的鋰電池隔膜，但是，市場上現有的陶瓷隔膜存在諸如浸潤性和離子電導率較差，電池循環性不佳，對隔膜的耐熱性改善不明顯等問題，因此需要一種性能優異的鋰電池隔膜來滿足電池性能的要求。

發明內容

本發明實施例提供了一種金屬復合氧化物涂覆的電池隔膜及其制備方法和應用。本發明提出的金屬復合氧化物涂覆的電池隔膜可以有效提升鋰電池的安全性能以及電池的循環性能。

第一方面，本發明實施例提供了一種金屬復合氧化物涂覆的電池隔膜包括：基膜，以及附著于基膜的至少一側表面的涂層；

所述涂層是以金屬復合氧化物材料為主材的混合物；所述金屬復合氧化物材料具體為Mg_xM_yO；其中x＝0.1-2，y＝0.1-2，M為Cu、Ni、Zn、Ti、 Mn、Fe、Pb中的一種或幾種；所述金屬復合氧化物材料的粒徑D50在 100nm-10um之間。

優選的，所述涂層的單側或兩側還具有膠層；所述膠層的材料包括聚偏氟乙烯PVDF、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA 中的一種或幾種。

優選的，所述涂層的厚度在1-10μm之間，所述膠層的厚度在0.5μ m-5μm之間。

優選的，所述基膜為有機基膜，包括聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚丙烯/ 聚乙烯/聚丙烯復合膜或聚酰亞胺無紡布，所述基膜的厚度為5-22μm，孔隙率為30％-70％。

優選的，所述涂層具體包括：20wt％-80wt％的溶劑、5wt％-79.95wt％的金屬復合氧化物材料，0wt％-10wt％的潤濕分散劑，0.05wt％-20wt％的粘結劑， 0wt％-3wt％的助劑；

所述溶劑包括：去離子水、N-甲基吡咯烷酮、酒精、二甲基甲酰胺中的一種或多種混合；

所述潤濕分散劑包括：聚二甲基硅氧烷、聚醚改性硅氧烷、聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸鈉、聚氧乙烯脂肪醇醚、月桂醇硫酸鈉、聚乙二醇、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基磷酸鈉、六偏磷酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮或聚丙烯酸鈉中的一種或多種；

所述粘結劑包括：聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、羧甲基纖維素鈉、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、丁苯橡膠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺或聚氨酯中的一種或多種；

所述助劑包括：鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硅烷偶聯劑、聚氧乙烯脂肪醇硫酸鹽、聚二醇醚、聚氧乙烯醚羧酸鈉、聚氧乙烯酰胺或聚酰胺蠟中的一種或多種。

第二方面，本發明實施例提供了一種第一方面所述的金屬復合氧化物涂覆的電池隔膜的制備方法，所述制備方法包括：