[发明专利]电池隔膜及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明涉及电池材料技术领域，公开了一种电池隔膜及其制备方法，以及包括该电池隔膜的锂离子电池。其中，所述隔膜包括基膜和形成在所述基膜的单面或双面上的涂层，其中，所述涂层由涂敷在所述基膜的单面或双面上的涂层组合物形成，且所述涂层组合物含有：表面具有羟基的耐热纤维材料组分A和水溶性的纤维组分B。该电池隔膜具有良好的耐热收缩性能并具有均匀的孔隙，使得采用该隔膜形成的锂离子电池安全性好，而且具有较优的电化学性能。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，具体涉及一种电池隔膜，电池隔膜的制备方法，以及包括该电池隔膜的锂离子电池。

背景技术

锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜材质是不导电的，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同，采用的隔膜也不同。对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料。

CN105489819A公开了一种锂离子电池陶瓷隔膜浆料，该锂离子电池陶瓷隔膜包括基膜和涂布于基膜单面或双面的涂层，该涂层所采用的浆料为无机纳米粒子和晶须以及基料和水复合的浆料，所述的无机纳米粒子为氧化铝、勃姆石、二氧化硅、硫酸钡中的一种，晶须为氧化铝、勃姆石中的一种，基料由增稠剂、分散剂、粘结剂构成。该浆料可通过辊涂的方式，连续在PE/PP上形成均匀的无机纳米和晶须涂层，经干燥得到涂层超薄，粘附力强的复合隔膜。此复合膜能有效降低锂离子电池隔膜的热收缩率，与传统由单一无机颗粒浆料制备的复合膜相比，超薄的涂层还有利于提高透气率和离子电导率，节约电池内部空间和浆料成本。然而，CN105489819A的技术方案存在以下缺点：采用氧化铝作为陶瓷颗粒，其高温下不能有效防止基膜收缩，导致高温下隔膜强度较差，电池安全性不高。

CN103956449B公开了一种锂离子二次电池及其隔离膜及制备方法，用于制备锂离子二次电池的隔离膜，其包括步骤：(1)将粘结剂溶解在溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，升温并搅拌，得到粘结剂溶液；(2)向所得的粘结剂溶液中加入有机纤维，升温并搅拌，之后进行超声分散，得到有机纤维溶液；(3)向所得的有机纤维溶液中加入表面含羟基的无机物，充分搅拌使其分散均匀，之后进行超声分散，形成有机纤维浆料；(4)将所得的有机纤维浆料均匀地涂覆在多孔基材的至少一个表面上，之后用烘箱烘烤干燥除去溶剂，得到锂离子二次电池的隔离膜，其中，所述有机纤维浆料在烘烤干燥后形成纤维层。CN105185939A公开了一种低热收缩率锂离子电池隔膜及其制备方法，该方法为：纤维素溶解，将纤维素、强碱、尿素、水以适当比例混合得纤维素氨基甲酸酯溶液；纤维素涂覆，将上述溶液涂于多孔基膜表面并烘干；纤维素再生；将上述涂覆有纤维素的多孔膜浸泡在硫酸溶液中烘干。CN103956449B和CN105185939A技术方案存在以下缺点：隔膜表面涂层孔隙较少或者没有孔隙，一定程度上影响锂离子传导，影响电池电化学性能和容量，这是因为在所用材料经过溶解，涂布后，会成膜，孔隙较少或没有孔隙；另外，在高温下，隔膜的耐热收缩性一般，因为其不具有纤维状微观形貌，涂层材料间连续性差，高温下强度一般，所以耐热收缩性较差。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的高温下隔膜强度较差以致于影响电池安全性，以及隔膜表面孔隙较少或没有孔隙进而影响电池性能的问题，提供一种电池隔膜及其制备方法，以及包括该电池隔膜的锂离子电池。其中，该电池隔膜具有良好的耐热收缩性能并具有均匀的孔隙，能够满足锂电池的安全性和电化学性能要求。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种电池隔膜，其中，所述电池隔膜包括基膜和形成在所述基膜的单面或双面上的涂层，其中，所述涂层由涂敷在所述基膜的单面或双面上的涂层组合物形成，且所述涂层组合物含有：

表面具有羟基的耐热纤维材料组分A和水溶性的纤维组分B。