[發明專利]一種鋰電池用的復合隔膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202110408515.5
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113193303B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 王順保
• 申請（專利權）人: 江西京九動力能源有限公司
• 主分類號: H01M50/434
• 分類號: H01M50/434;H01M50/417;H01M50/414;H01M50/40;H01M10/052
• 代理公司: 南昌邁恩知識產權代理事務所(普通合伙) 36139
• 代理人: 徐克寒

本發明公開了一種鋰電池用的復合隔膜，包括依次疊加的第一基膜層、一層納米陶瓷顆粒層、一層陶瓷涂層以及第二基膜層，納米陶瓷顆粒層位于陶瓷涂層和第一基膜層之間，并局部嵌入第一基膜層。本發明還包括了上述復合隔膜的制備方法，將結晶細化改性基膜漿料通過相分離法形成第一基膜層；采用磁控濺射法在所述第一基膜層上形成一層具有改性包覆層的納米陶瓷顆粒，輥壓壓實后烘干處理；再涂覆一層所述陶瓷涂層漿料將所述納米陶瓷顆粒層覆蓋，烘干；最后涂覆所述改性基膜漿料形成第二基膜層，烘干后得到復合隔膜。本發明采用基膜層/納米陶瓷顆粒/陶瓷涂層/基膜層結構，基膜與陶瓷材料均經過了改性，提高隔膜的穩定性、耐熱性、耐化學性、塑性。

技術領域

本發明屬于鋰電池技術領域，具體涉及一種鋰電池用的復合隔膜及其制備方法。

背景技術

在鋰電池的結構中隔膜是關鍵的內層組件之一，其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。隔膜的主要作用是使電池的正、負極分隔開來，防止兩極接觸而短路，此外還具有能使電解質離子通過的功能。隨著鋰電池功能、結構、性能的日益發展，隔膜的要求也日益嚴格，鋰電池大功率充放電過程中以及受到擠壓、穿刺等外界影響下容易引起隔膜的變形收縮，進而引起電池內部短路，造成自然、爆炸等惡劣后果，所以隔膜逐漸從原來單一的聚烯烴材料薄膜演變成多材料復合薄膜，如陶瓷涂覆的復合隔膜，如專利CN103545472B公開了一種鋰電池用復合隔膜及其制備方法和包括該復合隔膜的鋰電池，其復合隔膜采用至少兩層聚合物纖維層以及至少一層夾在聚合物纖維層中間的陶瓷層形成的復合夾層，有效提高了隔膜材料的結構穩定性、熱穩定性和安全性。

但是聚合物纖維層+陶瓷層組成的復合隔膜，聚合物纖維層作為直接與電解液接觸的表層，其性能如穩定性、耐熱性、耐化學性仍較差；在鋰電池具體使用過程中各層之間尤其是陶瓷顆粒容易分離脫落，使得中間的陶瓷層起到的力學性能效果大幅度降低。

發明內容

針對現有技術中的不足與難題，本發明旨在提供一種鋰電池用的復合隔膜及其制備方法。

本發明通過以下技術方案予以實現：

本發明公開了一種鋰電池用的復合隔膜，該復合隔膜包括依次疊加的第一基膜層、一層納米陶瓷顆粒層、一層陶瓷涂層以及第二基膜層，納米陶瓷顆粒層位于陶瓷涂層和第一基膜層之間，并局部嵌入第一基膜層；基膜層為結晶細化改性的聚烯烴多孔膜、聚酯膜、纖維素膜、聚酰亞胺膜、聚酰胺膜、氨綸或芳綸膜，陶瓷涂層將納米陶瓷顆粒層完全覆蓋。

優選地，納米陶瓷顆粒層的顆粒粒徑為10～200nm，且小于陶瓷涂層的厚度。

優選地，復合隔膜總厚度為30～50μm，第一基膜層的厚度大于所述第二基膜層的厚度，陶瓷涂層的厚度小于第二基膜層的厚度。

本發明還提供了一種鋰電池用的復合隔膜的制備方法，該方法步驟如下：

(1)將納米陶瓷粉體、表面改性劑、分散劑混合后經液相沉積處理使得納米陶瓷表面形成包覆層，再經過干燥球磨處理得到具有改性包覆層的納米陶瓷微粒；

(2)制備陶瓷涂層漿料，將改性包覆層的納米陶瓷微粒加入一定量的粘結劑、稀釋溶劑，經過攪拌、球磨得到陶瓷涂層漿料；

(3)基膜改性處理，將聚合物樹脂熔融后超聲振動處理，再進行依次真空降溫冷卻、干燥、研磨得到結晶細化的基膜坯料，將基膜坯料與添加劑、化合物溶劑經混合得到改性基膜漿料；

(4)所述改性基膜漿料通過相分離法形成第一基膜層；采用磁控濺射法在所述第一基膜層上形成一層具有改性包覆層的納米陶瓷顆粒，輥壓壓實后烘干處理，形成納米陶瓷顆粒層；再涂覆一層所述陶瓷涂層漿料將所述納米陶瓷顆粒層覆蓋，烘干得到陶瓷涂層；最后涂覆所述改性基膜漿料形成第二基膜層，烘干后得到復合隔膜。