[发明专利]锂离子电池涂布隔膜

说明书

本发明提出一种锂离子电池涂布隔膜，其包括：聚烯烃隔膜基材及形成于聚烯烃隔膜基材至少一侧的隔膜涂层，隔膜涂层含有γ‑Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;陶瓷颗粒及具有三维网络结构的两亲性粘合剂。本发明的锂离子电池涂布隔膜通过无机陶瓷材料和具有三维网络结构的两亲性粘合剂的使用，以有效提升隔膜的吸液和保液性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池相关技术领域，具体地涉及一种锂离子电池涂布隔膜。

背景技术

隔膜用于隔离锂离子电池的正负极，除了可提供Li⁺迁移的通道与避免电极接触发生短路外，在失控状况下还可闭孔阻止Li⁺迁移，确保电池安全。虽然隔膜不直接参与电极反应，但是对锂离子电池的综合性能有着重要影响。

常见的锂离子电池隔膜为聚烯烃类隔膜，尤其以聚乙烯(PE) 和聚丙烯(PP)为主。聚烯烃类隔膜熔点较低、机械强度不足，在极端状况下容易导致电池内部短路。此外，聚烯烃类隔膜对电解液的浸润性较差，使得锂离子电池注液与保液效果不佳，多次循环后易发生电解液贫液现象，从而影响锂离子电池的性能，造成使用寿命大打折扣。

为解决上述问题，目前主要采用的方法是以聚烯烃类隔膜作为底材，并涂覆陶瓷颗粒涂层和/或有机聚合物涂层。陶瓷材料的机械强度较高，熔点较高，热稳定性较佳，且陶瓷材料通常具有一定的极性，与常用的碳酸酯类溶剂间的亲和性较佳，可增加隔膜的吸液和保液性能。另外，电解质能使有机聚合物涂层溶胀，对Li⁺的迁移更为有利，但是有机聚合物涂层的耐热性目前仅能达到150℃。

此外，现有涂层隔膜对吸液和保液性能的提升有限，不能完全满足现今追求更高容量、更高倍率、更高循环稳定性、更长寿命、更安全的锂离子电池的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池涂布隔膜，通过无机陶瓷材料和具有三维网络结构的两亲性粘合剂的使用，以有效提升隔膜的吸液和保液性能。

基于此，本发明提出一种锂离子电池涂布隔膜，包括：聚烯烃隔膜基材以及形成于聚烯烃隔膜基材至少一侧的隔膜涂层，隔膜涂层含有γ-Al₂O₃陶瓷颗粒以及具有三维网络结构的两亲性粘合剂。

本发明另提出一种制备上述锂离子电池涂布隔膜的方法，包括：涂布含有γ-Al₂O₃陶瓷颗粒及具有三维网络结构的两亲性粘合剂的浆料于聚烯烃隔膜基材的至少一侧；以及干燥浆料形成隔膜涂层。

本发明又提出一种锂离子电池，包括上述的锂离子电池涂布隔膜、正极、以及负极，正极与负极分别位于锂离子电池涂布隔膜的二侧。

根据本发明，陶瓷颗粒具备高温稳定性与高比表面积，可提高锂离子电池的比容量和循环寿命。此外，陶瓷颗粒的高比表面积可增加隔膜的电解液浸润性，对电解液具有良好的吸收及保持性能，以提高 Li⁺的迁移速率及电导率。另外，两亲性粘合剂同时具有亲水端与疏水端，通过疏水端与聚烯烃隔膜基材间同极性的结合，提升隔膜的结构强度，并通过亲水端与电解液间同极性的结合，增加隔膜的电解液浸润性。而且，两亲性粘合剂的三维网络结构可增加与聚烯烃隔膜基材及电解液的结合面积，以提升隔膜的结构强度及电解液浸润性。

附图说明

图1是一示意图，呈现锂离子电池涂布隔膜；

图2是一扫描电镜(SEM)照片图，呈现陶瓷颗粒；

图3是一示意图，呈现两亲性粘合剂的交联形成与溶胀。

组件标号说明

1…聚烯烃隔膜基材

2…隔膜涂层

具体实施方式