[发明专利]一种锂离子二次电池用隔膜、其制备方法以及含该隔膜的电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池技术领域，尤其涉及一种锂离子二次电池用隔膜、其制备方法以及含该隔膜的电池。

背景技术

锂离子二次电池由于能量密度大，工作电压高，质量轻等特点，在消费电子产品，如手机，笔记本电脑，平板电脑，蓝牙耳机，MP3，数码相机等领域已经得到了广泛的应用。随着环境污染和能源危机问题的日益严峻，锂离子二次电池在动力电池和固定电站等领域的使用也越来越普及，但是锂离子二次电池的安全性问题一直是人们关注的焦点。

锂离子二次电池的隔膜作为正负极的隔离，夹在正负极之间，主要作用是防止正负极直接接触发生短路。目前隔膜主要由聚乙烯，聚丙烯等聚烯烃类组成的多孔介质，聚烯烃隔膜具有200℃以下的熔点，当锂离子二次电池由于内部或外部因素导致发生短路发热而温度升高时，隔膜极易发生热收缩导致正负极更大的短路产生,导致电池的热失控引起起火事故。

为了解决上述问题，业界已经在隔膜表面涂覆一层由无机粒子组成的多孔绝缘层，由于无机粒子具有优良的热稳定性，该多孔绝缘层能够在隔膜热收缩时作为支撑层阻止正负极直接接触，从而避免发生起火问题。如赢创德固塞有限责任公司的专利CN101301586B，三星SDI株式会社的专利CN100438140C，LG化学柱式会社的专利CN101326658A，东莞新能源科技有限公司的专利CN102244223A等。

隔膜的孔径大小主要在0.1μm以内，正负极极片冷压后的孔径大小主要在1~10μm,在隔膜和正负极极片之间存在一个孔径的陡变，在这个界面上锂离子传输阻力会增大。在隔膜表面涂覆的多孔绝缘层根据无机粒子的颗粒大小不同及配方的不同，一般孔径大小在0.01~5μm,该多孔绝缘层可以从隔膜到正负极极片之间形成初步的梯度孔径，可以降低部分的锂离子的传输阻力。赢创德固塞有限责任公司的专利CN101301586B，三星SDI株式会社的专利CN100438140C，东莞新能源科技有限公司的专利CN102244223A的多孔绝缘层都为均一层，孔径大小范围固定，LG化学柱式会社的专利CN101326658A中多孔绝缘层从隔膜到极片为不均匀组成,使用同样的粘结剂和无机粒子，只是粘结剂和无机粒子的比例有变化，不能形成孔径的梯度变化，在隔膜界面或正负极极片界面还是会存在孔径陡变的情况，锂离子的传输阻力还是比较大，锂电池二次电池的电化学性能还是会受影响。

发明内容

本发明的任务之一是提供一种热稳定性良好、具有超低热收缩具有优异的安全性能和优良的电化学性能的锂离子二次电池用隔膜，本发明的任务之二是提供一种操作简便、流程简单的制备热稳定性良好、具有超低热收缩具有优异的安全性能和优良的电化学性能的锂离子二次电池用隔膜的方法，本发明的任务之三是提供一种具有优异的安全性能和优良的电化学性能的锂离子二次电池。

本发明通过下述技术方案来实现：

一种锂离子二次电池用隔膜，其特征在于：包括用于隔开电池两种极片的隔离膜和设置在隔离膜的至少一个表面上的多层多孔绝缘层，多孔绝缘层包括无机粒子和粘结剂，每层多孔绝缘层的无机粒子的平均颗粒大小在隔离膜表面到极片的方向上逐渐变大，而使多层多孔绝缘层的孔径大小从隔离膜到极片方向形成从小到大的梯度变化；位于隔离膜的同一侧的多孔绝缘层的层数为n，n≥2，距离隔离膜表面最近的一层多孔绝缘层为绝缘层1，距离隔离膜表面最远的一层多孔绝缘层为绝缘层n，在绝缘层1和绝缘层n之间依次设置有绝缘层2、绝缘层3…和绝缘层n-1；其中无机粒子没有特别的限制，只要不会在锂离子二次电池中发生氧化或还原，同时具有优良的电子绝缘性即可。

所述绝缘层1选用的所述无机粒子的平均粒径为0.05~0.2μm，粒度分布范围为0.01~2μm；所述绝缘层2至所述绝缘层n-1选用的无机粒子的平均粒径为0.2~8μm，粒度分布范围为0.08~10μm；绝缘层n选用的无机粒子的平均粒径为1~10μm，粒度分布范围为0.1~12μm；所述多孔绝缘层的层数n为2~10，每层多孔绝缘层的厚度为0.4~10μm，优选每层多孔绝缘层的厚度为0.5~10μm。

所述绝缘层1选用的所述无机粒子的平均粒径优选为0.08~0.15μm，粒度分布范围为0.02~1.8μm；所述绝缘层n选用的无机粒子的平均粒径优选为0.3~8μm，粒度范围为0.1~10μm，平均粒径更优选为0.3~6μm；每层所述多孔绝缘层的厚度为1~6μm。

所述隔离膜的材质为聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺或无纺布。