[实用新型]一种锂离子电池用陶瓷涂覆隔膜

说明书

本实用新型公开了一种锂离子电池用陶瓷涂覆隔膜，属于锂离子电池隔膜生产技术领域，包括聚合物多孔基膜、涂覆于基膜表面一侧或者两侧的聚合物胶液、涂覆于聚合物胶液表面的陶瓷涂层和涂覆于陶瓷涂层表面与基膜表面另一侧的PVDF及其共聚物胶液。本实用新型陶瓷涂覆隔膜的结构设计可以增大陶瓷涂层与聚合物多孔基膜的粘结力，提升了隔膜与正负极片的粘结强度，有效改善了掉粉和涂层脱落的问题，实现了锂电池高效的自动化装配，也极大提升了隔膜的耐热性和耐电化学稳定性。

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池隔膜生产技术领域，特别涉及一种锂离子电池用陶瓷涂覆隔膜。

背景技术

近年来，为应对汽车工业迅猛发展带来的诸如环境污染、石油资源急剧消耗等负面影响，各国都在积极开展采用清洁能源的电动汽车。其中，锂离子电池是电动汽车主要的动力来源。另外，锂离子电池在3C、储能、动力等领域的应用也很广泛。隔膜是锂离子电池的核心关键材料之一，其作用是将正极与负极材料隔开、容许锂离子通过、阻止电子通过。隔膜的性能决定了电极的界面结构、电池的内阻和注液量等，进而影响电池的倍率、循环及安全性能等特性。隔膜对实际电池的性能有着至关重要的影响，其必须具备良好的化学、电化学稳定性、热稳定性以及在反复充放电过程中对电解液保持高度浸润性。此外，随着电动汽车的快速发展，对锂离子动力电池的安全性提出了更高的要求，而影响锂离子动力电池安全性的关键因素之一就是隔膜的安全性。常规聚烯烃隔膜存在熔点低、机械性能差等问题，锂离子电池在长期的循环过程中，锂金属沉积易形成锂枝晶，锂枝晶刺穿隔膜会造成正负极直接接触，引起短路。同样，过度充电或者温度升高时（100℃以上）会发生热收缩，从而导致电池短路、起火等安全问题。另外，由于聚烯烃隔膜自身的疏水性能，导致其对电解液的浸润和保存性能差，增加了阻抗，限制了锂电池大倍率充放电性能和锂电池的循环性能。

现今通过在传统隔膜表面涂覆陶瓷涂层可以有效改善其热稳定性、收缩性和吸液性，从而实现提高电池安全性和电化学性能的目的。聚烯烃树脂中没有极性基团、表面能低，对于一般涂料的附着有一定的困难。此外，常见的陶瓷涂层所用陶瓷为纳米氧化物粒子，其比表面能大，表面活性高，单个超细颗粒往往处于不稳定状态，颗粒之间因为相互吸引而团聚，不易分散，且其表面一般为亲水特性，而聚烯烃膜为疏水材料，因此，陶瓷粉体涂布的均匀性较差，二者之间的粘结强度较低，存在明显的“掉粉”现象，这会极大地影响陶瓷隔膜在锂离子电池中的使用性能。

另外，目前的陶瓷涂覆隔膜中，作为涂层的陶瓷物，使用的是单一的粒径，造成一种高致密，低孔隙的情况。导致涂覆前后隔膜透气性损失较大，不能提供足够多的存储电解液的空间和耐高温性能，锂离子导通性低，最终锂离子电池的倍率性能和循环性能不好，不能适用于现在高速发展的高端轻便的3C数码产品和动力汽车。

公开号为CN207165671U的专利公开了一种高安全性的陶瓷涂覆隔膜，包括聚烯烃基膜层和涂覆在聚烯烃基膜上单面或双面的碱性陶瓷涂层，所述碱性陶瓷涂层上交联有烷基或烯基苯基马来酰亚胺高分子聚合物，所述聚烯烃基膜层的厚度为3.00～20.00μm，所述碱性陶瓷涂层厚度为0.1～0.5μm，所述碱性陶瓷涂层面密度为0.1～2g/m2，所述碱性陶瓷的粒径D50为0.1～0.4μm。该实用新型通过采用短烷基磷酸类对碱性陶瓷进行表面改性，经验证，该隔膜热收缩率高，吸液率低，热稳性差，影响陶瓷隔膜在锂离子电池中的使用性能。

发明内容

本实用新型的目的在于解决上述技术难题，提供一种锂离子电池用陶瓷涂覆隔膜，对隔膜的热稳定性、吸电解液率、涂层脱落、掉粉、陶瓷颗粒易团聚等问题有较大的改善。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种锂离子电池用陶瓷涂覆隔膜，包括聚合物多孔基膜、涂覆于所述基膜表面一侧或者两侧的聚合物胶液、涂覆于所述聚合物胶液表面的陶瓷涂层和涂覆于所述陶瓷涂层表面与所述基膜表面另一侧的PVDF及其共聚物胶液。