[发明专利]一种锂离子电池隔膜及其制备方法、含有该隔膜的锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种锂离子电池隔膜及其制备方法、含有该隔膜的锂离子电池。

背景技术

近年来，锂离子电池作为高比能量电源，其应用范围不断拓展，已广泛被应用于便携式电子装置、电动工具、电动汽车、储能电站等领域。随着锂离子电池应用的日益广泛，对锂离子电池的综合性能也提出了更高的要求。特别是电动汽车市场展现出蓬勃的发展势头，需要充放电电流较大、功率较高的锂离子电池。许多小型电器也要求能够高倍率放电，小电流放电锂离子电池已不能完全满足市场的需求。提高锂离子电池的倍率充放电性能显得尤其重要。另一方面，由于锂离子电池采用易燃的有机电解液，当电池存在过度充电、内部短路等异常时可导致电池着火甚至爆炸。锂离子电池的安全性问题一直备受关注。

锂离子二次电池包括正极、负极、电解液以及隔膜；隔膜的作用一方面是阻断正负极之间的电子电导避免电池短路，另一方面是在电池进行充放电时维持正负极之间的离子传导。正负极之间的离子传导一方面受制于电解液本身的离子电导率，另一方面取决于隔膜特性。影响正负极之间离子传导的隔膜特性包括孔隙率、孔径分布、吸液能力、隔膜厚度等。一般，提高隔膜的孔隙率、降低隔膜厚度可以提高正负极之间的离子传导，提高电池的倍率性能；但是，上述做法增加了正负极短路和热失控的风险。

发明内容

本发明为解决锂离子电池的正负极容易短路的技术问题，提供一种正负极之间不易短路的锂离子电池隔膜及其制备方法和含有该隔膜的锂离子电池。

本发明提供了一种锂离子电池隔膜，所述隔膜包括隔膜基材及位于基材至少一表面的固态电解质层。

本发明还提供了一种锂离子电池隔膜的制备方法，该方法为在基材至少一表面镀覆一层固态电解质层。

本发明还提供了一种锂离子电池，该电池包括壳体及位于壳体内的极芯和电解液；所述极芯包括正极、负极及处于正负电极间的隔膜，所述隔膜为本发明所述的隔膜。

本发明采用固态电解质进行表面修饰的隔膜可以使锂离子电池正负极之间保持较高的锂离子传导速度，同时降低了正负极之间短路的风险，改善了隔膜的热收缩问题提高电池的安全性能。   

附图说明

图1为本发明所用的设备的示意图。   

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种锂离子电池隔膜，所述隔膜包括隔膜基材及位于基材至少一表面的固态电解质层。

优选地，所述固态电解质层中含有有机聚合物。

优选地，所述隔膜还包括位于固态电解质层表面的有机聚合物层。

优选地，所述隔膜还包括位于固态电解质层与基材之间的有机聚合物层。

当固态电解质或有机聚合物与正负极之间存在兼容性问题（正负极的氧化还原电位不同）时，可在隔膜基材两面分别涂覆不同的物质。 优选地，所述隔膜还包括有机聚合物层，所述固体电解质层位于基材的一表面，所述有机聚合物层位于基材的另一表面。

进一步采用有机聚合物对隔膜进行表面修饰，可以保持隔膜基材的高孔隙率及合适的闭孔温度，提高隔膜的吸液能力；有机聚合物的熔点高于基材，可以提高隔膜受热时的破膜温度。

由于正负电极中采用极性的粘结剂，隔膜表面若采用极性的有机聚合物，与电解液的浸润性增强，相对于非极性的PP、PE基材对电池正负电极的粘附性更好，使隔膜和正负电极之间的贴合更加紧密，防止正负电极活性物质的脱落。优选地，所述有机聚合物为极性有机聚合物。

优选地，所述固态电解质的锂离子电导率高于10^-8 S/cm，电子电导率低于10^-9S/cm。较高的离子电导率可以提供除电解液外更多的锂离子传导通道，补充高倍率下通过隔膜的锂离子传导；同时较低的电子电导率降低了正负电极短路的可能，提高了电池的安全性。