[发明专利]一种隔膜及包括该隔膜的锂离子电池

说明书

本申请涉及锂离子电池领域，具体公开了一种隔膜及包括该隔膜的锂离子电池。一种隔膜包括纸基复合隔膜基材和双交联网络涂覆材料，所述纸基复合隔膜基材由以下重量份的原料组成：卫生纸，丙酮，N,N‑二甲基甲酰胺，纳米二氧化硅，交联剂；所述双交联网络涂覆材料包括聚二甲基硅氧烷二缩水甘油醚、改性超支化聚乙烯亚胺和聚偏氟乙烯‑六氟丙烯；其制备方法为：选取卫生纸为基底；在双交联网络涂覆材料中制得复合溶液；在复合溶液将卫生纸浸入其中，晾干定型，干燥，制得隔膜。本申请的隔膜可用于锂离子电池中，其具有稳定性好的优点；另外，本申请的制备方法具有使得锂离子电池循环使用次数提高的优点。

技术领域

本申请涉及锂离子电池隔膜领域，更具体地说，它涉及一种隔膜及包括该隔膜的锂离子电池。

背景技术

随着储能锂离子电池的发展，电池所需达到的能量密度、放电效率、充放电电压等性能要求进一步提高。因此，电池的各部件也同时面临着性能提升的要求。作为拥有锂离子电池“第三电极”之称的隔膜，商业应用最为广泛的依然还是传统的聚烯烃类隔膜。然而，这类聚烯烃隔膜对于快速导锂、性能稳定、安全保障等一系列要求早已不能满足。在各种新型隔膜中，无纺布类隔膜以其独特的结构优势和易于大规模生产的特点脱颖而出。然而在应用于电池隔膜之前，无纺布由于固有的孔径缺陷需要进行进一步表面改性。

卫生纸是由湿法造纸过程形成的纤维素类无纺布，其环境友好、亲液性强、热稳定性优异，近年来受到电池领域的广泛关注。

相关技术中，由于电池内部结构在工作中处于强氧化还原的环境，作为隔膜材料必须能够有充分的电化学稳定性能，这不仅是隔膜保持其结构稳定的基础，同时也是能保持其隔绝正负极功能完备的前提条件，但是以纸为支撑材料形成的纤维素类无纺布的稳定性差，不能循环使用。

发明内容

为了提高为支撑材料形成的纤维素类无纺布隔膜的稳定性，本申请提供一种隔膜及包括该隔膜的锂离子电池。

第一方面，本申请提供一种隔膜及包括该隔膜的锂离子电池，采用如下的技术方案：

一种隔膜，包括纸基复合隔膜基材和双交联网络涂覆材料，所述纸基复合隔膜基材由以下重量份的原料组成：卫生纸10-25份，丙酮5-8份，N,N-二甲基甲酰胺10-15份，纳米二氧化硅8-12份，交联剂6-15份；

所述双交联网络涂覆材料包括聚二甲基硅氧烷二缩水甘油醚、改性超支化聚乙烯亚胺和聚偏氟乙烯-六氟丙烯。

通过采用上述技术方案，由于采用基于双交联网络涂层改性纸基复合隔膜，以聚二甲基硅氧烷二缩水甘油醚为主体的交联涂层很好的解决了隔膜的热力学稳定性，并通过和改性超支化聚乙烯亚胺比例的调控得到了不错的力学性能，将聚偏氟乙烯-六氟丙烯重新引入到交联涂层之中，并通过与改性超支化聚乙烯亚胺中剩余氨基之间的化学交联形成三维的双交联分子网络，并通过各组分比例的调整达到对隔膜不同性能的调控。稳定的交联结构得到了很好的理化性质，并通过电池的装配及测试表征出了隔膜优异的电化学性质及循环性能。

通过含有丰富氨基的超支化聚乙烯亚胺与环氧官能化的聚二甲基硅氧烷二缩水甘油醚以及聚偏氟乙烯-六氟丙烯之间通过化学反应产生双交联分子网络，构筑了结构稳定的三维交联网状大分子涂层，选取具有高亲液性和优异热稳定性的纤维素为主体的卫生纸为基底，通过改性超支化聚乙烯亚胺中丰富氨基与生物基材料纤维素分子中丰富极性官能团之间形成氢键相互作用而使基底与涂层之间能够紧密粘合。

卫生纸基材的选取使得隔膜拥有了高亲液、高保液、高热尺寸稳定性能的基调，同时能够很好的控制住复合隔膜的生产成本。支链改性超支化聚乙烯亚胺的选择使得涂层和隔膜之间能够时刻保持良好粘结。