[發明專利]一種具有安全性能的功能隔膜及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202111013104.2
• 申請日: 2021-08-31
• 公開（公告）號: CN113745762A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 陳萌;劉中奎;徐立洋;周保福;宮璐;楊茂萍
• 申請（專利權）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: H01M50/449
• 分類號: H01M50/449;H01M50/489;H01M50/403;H01M10/0525
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 閆加賀;韓蕾

本發明提供了一種具有安全性能的功能隔膜及其制備方法與應用，所述具有安全性能的功能隔膜包括基體以及涂覆于所述基體的一側表面或者兩側表面的低熔點高分子材料涂層；其中，所述基體的材質為高熔點高分子材料。本發明所提供的具有安全性能的功能隔膜的閉孔溫度120℃，破膜溫度300℃，安全使用溫度區間為180℃左右，可很大程度上改善鋰離子電池的安全性能，降低鋰離子電池發生熱失控的風險。

技術領域

本發明涉及一種具有安全性能的功能隔膜及其制備方法與應用，屬于鋰離子電池技術領域。

背景技術

隔膜是鋰離子電池內部起到安全功能的一道屏障，目前通常使用的隔膜的材質為聚烯烴類材料，其熔點較低，一般150℃，高溫耐熱性較差，當電池內部溫度接近隔膜的熱形變溫度時，隔膜會發生收縮形變，進而會造成正負極直接接觸引發內部熱失控。隨著電池能量密度的提升，電池所用隔膜也逐漸輕薄化，但這在很大程度上會增加電池內發生短路的風險和危害程度。

調控隔膜性能是進一步保障電池具有安全性能的較好方法，當電池內部電芯達到一定溫度后，隔膜可以快速發生閉孔形成鋰離子隔絕層，從而能夠阻礙離子流的傳輸，緩解內短路的危害；同時，如果電芯內部溫度依然有持續上升的趨勢，使用具有良好高溫穩定性和強度的隔膜可以較好地隔絕正負極片，以防止二者相接觸，進一步可降低電池發生熱失控的風險概率。

如隔膜具有較低的閉孔溫度，在電池發生熱失控時，可在引發熱失控的初期及時實現快速閉孔，可阻止電池內部熱量進一步疊加從而避免導致電池失控，如電池已觸發了進一步的熱失控，若所用的隔膜具有較高的破膜溫度，則其可在一定溫度范圍內具有較好的完整性，不會因高溫下發生熱收縮或因較低的破膜溫度發生形變而導致正負極極片接觸以引發更進一步的電池失控。

現階段行業內常用的基膜的材質為聚烯烴類材料，通常情況下，其閉孔溫度為130℃左右，如130-140℃，涂覆耐熱無機陶瓷涂層后閉孔溫度變化不大，其破膜(熱收縮形變)溫度為150-170℃。隔膜的安全使用閉孔-破膜溫度區間較小，僅在40℃左右，對電池的安全性能保障不大。

因此，提供一種新型的具有安全性能的功能隔膜及其制備方法與應用已經成為本領域亟需解決的技術問題。

發明內容

為了解決上述的缺點和不足，本發明的一個目的在于提供一種具有安全性能的功能隔膜。

本發明的另一個目的還在于提供以上所述具有安全性能的功能隔膜的制備方法。

本發明的又一個目的還在于提供以上所述具有安全性能的功能隔膜在鋰離子電池中的應用。

本發明的再一個目的還在于提供一種鋰離子電池，其包括以上所述具有安全性能的功能隔膜。

為了實現以上目的，一方面，本發明提供了一種具有安全性能的功能隔膜，其中，所述具有安全性能的功能隔膜包括基體以及涂覆于所述基體的一側表面或者兩側表面的低熔點高分子材料涂層；

其中，所述基體的材質為高熔點高分子材料。

作為本發明以上所述具有安全性能的功能隔膜的一具體實施方式，其中，所述高熔點高分子材料包括熔點為300℃以上的耐熱高分子材料，所述低熔點高分子材料包括熔點為170℃以下的高分子材料。

作為本發明以上所述具有安全性能的功能隔膜的一具體實施方式，其中，所述高熔點高分子材料包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亞胺(PI)及聚對苯二甲酰對苯二胺(芳綸)中的任一種；

所述低熔點高分子材料包括聚烯烴類材料。

作為本發明以上所述具有安全性能的功能隔膜的一具體實施方式，其中，所述低熔點高分子材料為聚乙烯或乙烯-乙酸乙烯共聚物。例如，在本發明一具體實施例中，所述低熔點高分子材料為低熔點聚乙烯，所述低熔點聚乙烯的熔程為95-120℃。