[发明专利]一种PMMA交联球形微粉涂层隔膜及其制备方法和在锂离子电池中的应用

说明书

本发明属于锂离子电池隔膜材料技术领域，具体涉及一种PMMA交联球形微粉涂层隔膜，包括多孔基膜，以及复合在基膜至少一个表面的改性层，所述的改性层包括粘结剂以及呈单层紧密排列的若干PMMA交联球形微粉。本发明还提供了一种所述的涂层隔膜的制备方法和在锂离子电池中的应用。本发明创新地采用PMMA交联球形微粉作为改性层的唯一涂层粉料，且进一步发现，将其在基膜表面单层紧密排布，可以有效解决隔膜热收缩问题，不仅如此，还能够显著降低隔膜水分含量、改善涂层的透气性。

技术领域：

本发明涉及一种锂离子电池的涂层隔膜及其制备方法，尤其涉及一种PMMA交联球形微粉涂层隔膜及其制备方法以及在锂离子电池中的应用。

背景技术：

锂离子电池由于具有电压高、比能量大、工作温度范围宽、比功率大、放电平稳、存储时间长等众多优点，目前被广泛应用于手机、电脑及电动汽车等众多领域。随着电池电压和容量的不断增加，锂电池安全风险也逐步增大。

隔膜作为锂离子电池的关键材料之一对电池的安全性能起着非常大的影响。目前商业化的隔膜是聚烯烃隔膜，包括高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(PP)隔膜，这两种隔膜熔点较低，分别为130℃和165℃，在电池发生过热的情况下这两种隔膜容易出现熔融收缩，使得正负极发生短路，从而产生严重的电池爆炸起火的安全事故。

为了进一步改善隔膜的热稳定性，大量的文献和专利提供了陶瓷涂层隔膜技术和PVDF涂层隔膜技术，通过在聚烯烃隔膜表面涂覆一层陶瓷层和PVDF涂层来改善隔膜的热稳定性，陶瓷涂层隔膜和PVDF涂层隔膜能很好地解决聚烯烃类隔膜的安全性能，因而在高电压和大功率锂电池中得到广泛应用。

但是，目前普遍采用的氧化铝、勃姆石等等陶瓷微粉，它们吸水性强，陶瓷涂层隔膜的吸水性是普通隔膜的3～10倍左右，这样，使得电芯水分烘烤时间加长，增加了电池生产难度；同时也因粗糙的表面和众多的微孔导致冗余的电解液增多，增加电池成本；同时因此给电池带来如电池鼓胀和循环衰减过快等品质隐患；另外无机陶瓷粉比重大，不利于大型动力电池的轻量化。

发明内容：

为了克服上述问题，本发明第一目的在于，提供一种兼具良好热稳定性以及透气性、水分含量低的高性能PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)交联球形微粉(以下统称为PMMA交联球形微粉)涂层隔膜(本发明也简称涂层隔膜、涂覆隔膜或者改性隔膜)。

本发明第二目的在于，提供一种所述的PMMA交联球形微粉涂层隔膜的制备方法，旨在提供一种可降低生产成本、且可制得具有热稳定性，降低电池品质隐患，有效提高电池的安全性的隔膜材料。

本发明第三目的在于，提供所述的PMMA交联球形微粉涂层隔膜在作为锂离子电池中的应用。

本发明第四目的在于，提供一种包含所述PMMA交联球形微粉涂层隔膜的锂离子电池。

一种PMMA交联球形微粉涂层隔膜，包括多孔基膜(本发明也简称基膜)，以及复合在基膜至少一个表面的改性层，所述的改性层包括粘结剂以及呈单层紧密排列的若干PMMA交联球形微粉(颗粒)。

本发明创新地采用PMMA交联球形微粉作为改性层的唯一涂层粉料，且进一步发现，将其在基膜表面单层紧密排布，可以有效解决隔膜热收缩问题，不仅如此，还能够显著改善透气性。研究发现，本发明所述的涂层隔膜，能够显著改善电池隔膜的热稳定性，降低隔膜水分含量、改善电学性能，降低电池安全隐患。

本发明所述的PMMA交联球形微粉，其为微米级球型颗粒，且为经过交联聚合的PMMA聚合物材料。本发明人研究发现，所述的PMMA交联球形微粉的交联改性特性、球型形貌特性以及所述的微米级特性和所述的单层结构特性的协同联合是赋予所述全新涂层隔膜优异热稳定性、高透气性、低水分含量的关键。

本发明所述的PMMA交联球形微粉是一种具有三维交联网状分子结构的颗粒。