[發明專利]一種鋰離子電池用隔膜及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202111245456.0
• 申請日: 2021-10-26
• 公開（公告）號: CN114050372A
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 劉家輝;彭丹;項海標;陳杰;楊山
• 申請（專利權）人: 惠州鋰威新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M50/40
• 分類號: H01M50/40;H01M50/403;H01M50/44;H01M50/443;H01M10/0525
• 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;王滔

本發明提供了一種鋰離子電池用隔膜，包括質量比為6:4～8.5:1.5的納米纖維素和高分子微球，其中，所述高分子微球的粒徑為0.1～3μm，所述高分子微球的熔點為100～125℃；所述納米纖維素和高分子微球通過冷凍干燥技術制備得到鋰離子電池用隔膜。相比于現有的隔膜，本發明提供的隔膜，具有高浸潤性、高吸液率、高熱穩定性的優點，還具有自閉孔功能，可有效提升電池的電化學性能和安全性能。

技術領域

本發明涉及鋰電池領域，具體涉及一種鋰離子電池用隔膜及其制備方法和應用。

背景技術

目前，聚烯烴隔膜具有電化學穩定性強、機械強度高等優點被廣泛的應用到商業化的鋰離子電池產品當中。但是因聚烯烴材料極性低，使其對電解液的浸潤性差、保液能力低和界面性能差；且聚烯烴材料自身熔點低，導致該類隔膜的熱穩定性較差。

當前對聚烯烴隔膜進行陶瓷涂布等手段能夠有效的改善隔膜的電解液浸潤性和熱穩定性。但此類方法均使得隔膜的制備工藝更加復雜，并且改性后隔膜的破膜溫度仍然較低，當溫度達到130℃后，隔膜仍存在破膜的風險，導致正負極接觸，形成內短路，引發電池起火或者爆炸，存在安全風險。

有鑒于此，確有必要提供一種解決上述問題的技術方案。

發明內容

本發明的目的之一在于：針對現有技術的不足，提供一種鋰離子電池用隔膜，本發明的隔膜具有高浸潤性、高吸液率、高熱穩定性的優點，還具有自閉孔功能，可有效提升電池的電化學性能和安全性能。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種鋰離子電池用隔膜，包括質量比為6:4～8.5:1.5的納米纖維素和高分子微球，其中，所述高分子微球的粒徑為0.1～3μm，所述高分子微球的熔點為100～125℃；所述納米纖維素和高分子微球通過冷凍干燥技術制備得到鋰離子電池用隔膜。

優選的，所述納米纖維素的原料為棉花纖維素、木質纖維素、纖維素納米纖絲、細菌纖維素、納米芳綸纖維、納米玻璃纖維、納米聚丙烯腈纖維中的至少一種。

優選的，所述高分子微球為聚乙烯蠟。

本發明的目的之二在于，提供一種上述任一項所述的鋰離子電池用隔膜的制備方法，包括以下步驟：

S1、將纖維素與溶劑水混合，球磨，得到納米纖維素溶液；

S2、將高分子微球與納米纖維素溶液混合攪拌，得到混合溶液，其中，納米纖維素和高分子微球的質量比為6:4～8.5:1.5；

S3、將混合溶液進行冷凍干燥，輥壓，得到鋰離子電池用隔膜。

優選的，步驟S1中，所述納米纖維素與溶劑水的混合比例為1：(40～60)；球磨的時間為1～6h。

優選的，步驟S3中，由冷凍干燥技術得到隔膜的孔隙率為65～85％。

優選的，步驟S3中，冷凍的溫度≤0℃，干燥于真空環境下進行。

優選的得到的隔膜的厚度為4～15μm。

本發明的目的之三在于，提供一種鋰離子電池，包括正極片、負極片、間隔于所述正極片和所述負極片之間的隔膜以及電解液，所述隔膜為上述任一項所述的鋰離子電池用隔膜。

優選的，所述電解液的溶劑為酯類溶劑。

相比于現有技術，本發明的有益效果在于：

1)本發明提供的隔膜，以納米纖維素作為基材主體，不僅綠色環保、可節約成本，且其具有極高的熱穩定性，在約300℃時仍具有不發生熱收縮、不破膜的性能，能夠極大的提高電池的熱安全性能；同時增加了高分子微球的設置，該高分子微球的加入使得整體的隔膜具有自閉孔的功能，能夠在熱失控時有效的終止電池發生反應，可進一步提高電池的安全性。