[發明專利]非水電解液鋰二次電池用隔膜及非水電解液鋰二次電池

有效

• 申請號: 202210002819.6
• 申請日: 2022-01-05
• 公開（公告）號: CN114024100B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 馬平川;杜敬然;高飛飛;甘珊珊;張緒杰;劉杲珺;白耀宗
• 申請（專利權）人: 湖南中鋰新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M50/451
• 分類號: H01M50/451;H01M50/443;H01M50/431;H01M50/434;H01M50/403;H01M50/491;H01M10/052
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 程曉

本發明涉及提供一種非水電解液鋰二次電池用隔膜及非水電解液鋰二次電池，包括：聚烯烴多孔基膜；以及形成在所述聚烯烴多孔基膜至少一個表面的含有無機顆粒的多孔涂層；其中所述無機顆粒的莫氏硬度D為2.5?9，球形度系數S為0.2?1，并且莫氏硬度D/球形度系數S的比值范圍在5?20，并且無機顆粒在多孔涂層中的單位厚度面密度為0.7?1.5g/m²/μm，使用所限定的無機顆粒的隔膜可以減小無機顆粒在涂覆過程中對聚烯烴多孔層造成的損傷，并且機械性能、透氣性能、熱收縮性能和粘結性能優異。

技術領域

本發明涉及電化學元件用隔膜及電化學元件。特別涉及非水電解液鋰二次電池用隔膜及非水電解液鋰二次電池。

背景技術

鋰電池的結構中，隔膜是關鍵的內層組件之一。隔膜的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。隔膜材質是不導電的，其物理化學性質對電池的性能有很大的影響。對于鋰二次電池而言，由于電解液為有機溶劑體系，因而需要有耐有機溶劑的隔膜材料，一般采用高強度薄膜化的聚烯烴多孔膜。

由于這種聚烯烴基隔膜具有200℃或更低的熔點，因此它們存在缺陷，即當電池溫度因內部和/或外部因素而升高時，它們會收縮或熔融，導致體積變化。因此，存在由隔膜的收縮或熔融引起的正極和負極之間短路的很大可能性，從而導致意外事故，如由放電引起的電池爆炸。為了防止聚烯烴多孔膜在高溫下發生熱收縮，現有技術中，開始通過使用(1)耐熱多孔性基膜、(2)無機顆粒和(3)粘合劑聚合物形成的有機/無機復合多孔性薄膜，來改善常規聚烯烴基隔膜差的熱收縮性能（例如CN100502097C）。

對于復合多孔性薄膜目前主要通過將無機顆粒和粘合劑聚合物的混合物涂覆在基膜表面或基膜中的孔的一部分形成的活性層，但是在涂覆過程中無機顆粒對隔膜會有一定的壓力，因此會對基膜表面產生劃痕，進而影響隔膜的機械強度，尤其是穿刺強度，另外也會出現劃痕處的關閉性能不足，從而出現高溫安全性的問題。

發明內容

因此至今為止，現有技術中并沒有關注在無機顆粒涂覆中可能對聚烯烴多孔層造成的損傷，進而在機械性能和安全性能上帶來的不利影響。

本發明的目的在于提供一種非水電解液鋰二次電池用隔膜及非水電解液鋰二次電池，所述的非水電解液鋰二次電池用隔膜由含有無機顆粒的多孔涂層和聚烯烴多孔層復合形成，通過控制無機顆粒的不規則度以及硬度之比在合適的范圍內，進而減小無機顆粒在涂覆過程中對聚烯烴多孔層造成的損傷，進而完成本發明。具體方案如下：

一種非水電解液鋰二次電池用隔膜，包括：

聚烯烴多孔基膜；

以及形成在所述聚烯烴多孔基膜至少一個表面的含有無機顆粒的多孔涂層；

其中所述無機顆粒的莫氏硬度D為2.5-9，球形度系數S為0.2-1，莫氏硬度D/球形度系數S的比值范圍在5-20，優選為6.5-18；

其中球形度系數S的定義如下：

其中，V_p為顆粒體積，S_p為顆粒表面積；

并且無機顆粒在多孔涂層中的單位厚度面密度為0.7-1.5g/m²/μm，優選為0.8-1.2 g/m²/μm。

所述無機顆粒在多孔涂層中的含量為20wt%-95wt%，優選為30wt%-80wt%，更優選為40wt%-70wt%。