[发明专利]电池隔膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种电池隔膜及其制备方法和应用，其中，所述隔膜由锂离子电池隔膜基材和无机涂层组成，所述基材由支撑层和致密层组成，所述无机涂层涂布在致密层上；所述隔膜具有优异的耐高温性能，在300℃处理1h仍具有一定强度，热收缩率≤2％，保证了隔膜涂层在高温下刚性结构的稳定性和隔离性，基材具有均匀紧密的双层结构，有效控制针孔和后续涂布过程中的填料颗粒脱落现象，并满足锂离子电池隔膜在耐热、孔隙和强度方面的要求，综合性能优异。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种电池隔膜及其制备方法和应用。

背景技术

隔膜是防止电池短路的关键技术材料，电池短路将大幅加速电池材料的分解放热，因此提高隔膜热稳定性和熔断温度对于电池安全至关重要。

陶瓷涂覆隔膜较传统聚烯烃隔膜在耐热稳定性方面有较大改善，按使用基材分主要有两类，一类是以传统聚烯烃为基材，在其上涂覆陶瓷颗粒，该类隔膜已经批量进入市场；另一类是聚合物无纺布作为基材，涂覆形成陶瓷隔膜。聚烯烃拉伸膜(如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)膜)技术成熟度高，具有优异的力学性能、化学稳定性和相对廉价的优点，是目前市场上的主流隔膜。然而聚烯烃材料耐温性能受限，合适的工作温度低于150℃。合肥国轩高科动力能有限公司专利申请(公开号CN 106159163A)提出在商品聚乙烯隔膜上制备陶瓷涂覆隔膜，在120℃下处理1h可以有效改善隔膜的热稳定性，然而随温度增加，聚烯烃隔膜熔化，陶瓷颗粒的骨架还在，但陶瓷隔膜强度完全丧失，仅凭陶瓷涂覆并不能明显提高隔膜的耐高温性能。

无纺布是利用纤维非定向堆积而成的三维孔隙结构材料、具有原材料可灵活选取和结构可灵活设计的特性，无纺布隔膜在耐高温性、快速充放电性能和使用寿命上与聚烯烃隔膜相比更具优势，但无纺布隔膜强度低，存在大孔，有可能造成电池微短路。德国德固赛公司的专利申请(公开号US2006024569)提出使用聚合物纤维制作无纺布隔膜基材，基材单层抄造，双面大量浸渍或涂布填料粒子等制备复合隔膜。隔膜耐温达到200℃，虽然填料粒子可在一定程度上改善针孔，获得还不错的平均孔径，但是由于该专利中基材的构成，难免使得隔膜存在大孔，填料粒子容易脱落，并且经测试，将该隔膜在300℃处理1h，基材熔化，隔膜强度完全丧失。华南理工大学的专利申请(公开号CN104157812A)提出，使用多层斜网成形器制备带有无机涂层的三层结构锂离子电池隔膜，但该隔膜致密层使用部分合成纤维，隔膜的热稳定性仅能做110℃下热收缩率小于1.0％，无法满足对耐高温锂离子电池隔膜的要求；隔膜支撑层完全使用合成纤维，合成纤维亲液性相对较差，容易引入气泡，隔膜存在大孔。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种锂离子电池隔膜及其制备方法和应用，该隔膜具有优异的耐高温性能，在300℃处理1h后仍具有很好的强度，热收缩率≤2％，保证了隔膜在高温下刚性结构的稳定性和隔离性，更好地满足了锂离子电池隔膜在耐热、孔隙和强度方面的要求，综合性能优异。

本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的。

首先，本发明提供一种锂离子电池隔膜，所述隔膜由锂离子电池隔膜基材和无机涂层组成，其特征在于，所述锂离子电池隔膜基材由支撑层和致密层组成，所述无机涂层涂布在所述致密层上。

优选地，所述无机涂层的涂布量为3-15g/m²，优选为5-10g/m²，更优选为5-8g/m²，最优选为8g/m²；

优选地，所述无机涂层包含或由无机颗粒、分散剂、保水剂和粘结性树脂制成；

优选地，所述无机颗粒选自氧化铝、二氧化硅、勃姆石、氢氧化镁中的一种或多种，优选为氧化铝和/或氢氧化镁；优选地，以重量比计，所述氧化铝和氢氧化镁的用量比为1∶1；

优选地，所述无机颗粒的粒径为3μm以下，优选为1μm以下，最优选为200nm；