[发明专利]一种含正极材料的锂离子电池隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开一种含正极材料的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜不少于一层，每层锂离子电池隔膜的组成为：聚偏氟乙烯‑六氟丙烯(PVDF‑HFP)：60wt％‑98wt％，正极材料：2wt％‑40wt％。本发明还提供一种该含正极材料的锂离子电池隔膜的制备方法。本发明通过将正极材料加入至锂离子电池隔膜中，促进了隔膜中孔洞的形成，从而提升了锂离子电池隔膜的吸液率和电导率，继而降低了锂电池的内部阻抗。通过将PVDF‑HFP分两次加入，可以形成含有链结的交联网状结构，有效提升了干燥后锂离子电池隔膜的结构强度，同时正极材料粒子限制了部分PVDF‑HFP链的自由运动，进一步提升锂离子电池隔膜的结构强度。

技术领域

本发明涉及锂电池隔膜技术领域，尤其涉及一种含正极材料的锂离子电池隔膜及其制备方法。

背景技术

近年来，随着新能源的不断发展，锂离子电池的需求量也在不断增加，提高电池的整体安全性和电化学性能是目前发展锂离子电池的重点。锂离子电池隔膜是锂离子电池的重要组成部分，影响了界面结构和内部阻抗，对电池的热稳定性，循环性能，倍率性能以及安全性起到了至关重要的作用。现有锂电池隔膜是通过聚合物膜造孔得到，锂离子便可以在锂电池隔膜中的孔移动，由于锂离子隔膜通过孔中所吸附电解液来传输锂离子，如果锂离子隔膜的所吸附的电解液较少，就会造成锂离子电池内部阻抗较大。

进一步地，锂电池充电时，锂离子需要从正极脱出，经过电解质到达锂离子电池隔膜，穿过锂离子电池隔膜后插入到负极材料的晶格中，锂离子电池隔膜和正极的接触不够紧密，不利于锂离子的传输，锂电池内部阻抗较大。

倒相法是制备锂离子电池隔膜的一种常用方法，其优点是工艺简单，成本低廉，成膜后的有较高的吸液率，良好的离子电导率，被认为是理想的膜材料；但缺点是机械强度、电池稳定性以及倍率性能等不如常用的Celgard隔膜，而且制备过程中需要抽提造孔剂，易造成环境污染，且不利于规模化生产。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种含正极材料的锂离子电池隔膜及其制备方法，增强锂离子电池隔膜的结构强度，降低锂电池内部阻抗，减少使用造孔剂，减少污染。

本发明的技术方案如下：提供一种含正极材料的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜不少于一层，每层锂离子电池隔膜的组成为：

聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)：60wt％-98wt％，正极材料：2wt％-40wt％。将正极材料加入至锂离子电池隔膜中，可以充当锂电池正极和锂电池隔膜的媒介，使锂电池隔膜和锂电池正极的接触更为紧密，更利于锂离子的传输，大大减少了电池内部阻抗；增大了离子电导率，增强了隔膜的机械强度。

进一步地，所述锂离子电池隔膜为若干层，若干层锂离子电池隔膜中的正极材料的浓度按梯度分布，与正极材料接触的层的正极材料含量高，与负极材料接触的层的正极材料含量低。正极材料的浓度在锂离子电池隔膜中梯度分布，在保证锂离子电池隔膜的绝缘性能的同时降低电池内部阻抗。

进一步地，所述正极材料为磷酸铁锰锂、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、高镍三元正极材料中的一种，所述正极材料的粒径范围为：5nm-5000nm。

本发明还提供一种含正极材料的锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：

S1：按一定质量分数比称取PVDF-HFP和正极材料。

S2：将称取的部分PVDF-HFP粉末加入一定质量的溶剂中，并加热搅拌，形成均一的第一胶状溶液。该步骤中PVDF-HFP粉末完全溶解于溶剂中，形成一个交联网状结构。