[發明專利]一種聚酰亞胺復合隔膜及其制備方法和鋰離子電池

在審

• 申請號: 202210015035.7
• 申請日: 2022-01-07
• 公開（公告）號: CN114374056A
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 黃佳苑;冀亞娟;黎中利
• 申請（專利權）人: 惠州億緯鋰能股份有限公司
• 主分類號: H01M50/423
• 分類號: H01M50/423;H01M50/414;H01M50/434;H01M50/457;H01M50/403;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 邊人洲

本發明提供一種聚酰亞胺復合隔膜及其制備方法和鋰離子電池。所述聚酰亞胺復合隔膜包括聚酰亞胺基膜、涂覆在所述聚酰亞胺基膜一側的陶瓷涂層以及涂覆在所述聚酰亞胺基膜另一側的聚合物涂層。本發明提供的聚酰亞胺復合隔膜采取在聚酰亞胺基膜表面分別涂覆陶瓷涂層和聚合物涂層的方式，涂覆的聚合物涂層能夠提高隔膜的熱穩定性，陶瓷涂層的加入提高了隔膜的機械強度，聚酰亞胺復合隔膜具有更好的透氣性、耐熱穩定性、高離子電導率、電解液浸潤性和電解液保液率，進而提高了鋰離子電池的循環壽命以及安全性能。

技術領域

本發明屬于電池材料領域，具體涉及一種聚酰亞胺復合隔膜及其制備方法和鋰離子電池。

背景技術

隨著電子設備和電動汽車行業的發展，陶瓷涂覆隔膜廣泛被應用于電動汽車電池領域。在鋰離子電池的結構中，鋰離子電池隔膜作為主要組成部分之一，能夠起到隔絕正負極以及允許鋰離子在正負極之間傳輸的作用，鋰離子電池隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻和熱穩定性等，并且直接影響到電池的容量、循環壽命以及安全性等特性，避免熱失控、鋰枝晶以及短路等安全隱患的發生，因此性能優異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。然而，傳統聚烯烴隔膜存在耐熱性差、保液率和電解液浸潤性差不足的問題，故有必要開發高性能的鋰離子電池隔膜。

目前鋰離子電池隔膜主要分為三類：第一類為多層隔膜(PP/PE和PP/PE/PP)具有較高的熔斷溫度和較低的閉孔溫度，進而有利于提高鋰離子電池的安全性能及循環壽命；第二類為表面改性后的隔膜，例如在單層聚乙烯或聚丙烯表面涂覆二氧化硅陶瓷層，改善隔膜的潤濕性和循環壽命，同時也減小了隔膜的厚度和電池的體積，利于制備得到輕量化電池；第三類為聚合物纖維隔膜，其一方面包括利用靜電紡絲技術制備得到的高孔隙率納米纖維隔膜，具有更好的熱穩定性及循環性能；其次是具有更高的熔融溫度的聚合物復合隔膜，例如芳綸隔膜以及修飾的無機陶瓷涂層(氧化鋁)，其具有較高的熱穩定性，在200℃下不會發生熱收縮，在充放電過程中，即使有機物基膜發生熔化，無機涂層仍然能夠保持隔膜的完整性，防止大面積正/負極短路現象的出現，進而提高電池的安全性；另一方面是具有高孔隙率的聚合物電解質隔膜，聚合物鋰離子電池采用固態電解質替代液態電解質，防止產生漏液及燃燒爆炸等安全問題。聚合物電解質隔膜具有電解質和隔膜的雙重作用，一般以聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)為原料或對其改性。但是，高性能鋰離子電池對隔膜的要求也越來越高。隨著車用動力電池的快速發展，對隔膜額需求量也將大幅度提高，故亟需開發一種更薄的高性能鋰離子隔膜。

CN107910476A公開了一種陶瓷涂層復合鋰離子電池隔膜的制備方法，所述制備方法至少包括：首先將陶瓷粉體與分散劑混合后加入到溶劑中，進行球磨，之后加入一定質量的聚合物、光固化樹脂以及光引發劑，并機械攪拌，得到靜電紡絲溶液；而后提供基體膜，利用所述靜電紡絲溶液進行靜電紡絲工藝，以在所述基體膜兩側表面沉積納米陶瓷纖維層，干燥處理后得到復合膜；最后利用紫外光固化所述復合膜，干燥處理后得到陶瓷復合鋰離子電池隔膜。所制備的陶瓷復合隔膜具有電解質保有率高、強度高、破膜溫度高、孔徑分布均一以及基體膜與納米陶瓷纖維層不易剝離等優點，有利于改善鋰離子電池循環穩定性能及大倍率充放電性能，適用于動力鋰離子電池。

因此，在本領域中，期望開發一種具有良好的耐熱性、浸潤性能和離子電導率的鋰離子電池隔膜材料，同時相應的制備方法簡單，并且制備得到的鋰離子電池具有良好的電化學性能。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種聚酰亞胺復合隔膜及其制備方法和鋰離子電池。本發明提供了一種聚酰亞胺復合隔膜，并且其制備方法簡單，易于實現規模化生產，將其應用于鋰離子電池領域，大幅改善了電池的循環壽命、倍率性能以及耐熱穩定性。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種聚酰亞胺復合隔膜，所述聚酰亞胺復合隔膜包括聚酰亞胺基膜、涂覆在所述聚酰亞胺基膜一側的陶瓷涂層以及涂覆在所述聚酰亞胺基膜另一側的聚合物涂層。