[发明专利]锂电池隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池生产领域，尤其涉及一种良好的热关闭性能和耐高温锂电池隔膜。

背景技术

锂离子电池是近年来迅速发展起来的新化学电源体系，与传统的镍镉或镍氢电池相比，它具有高比能量、长循环寿命、无记忆效应和快速充、放电等优点。可广泛用于便携式电子产品如：手机、笔记本电脑、录像机等所需的充电电池，还可作为电动汽车和混合动力车所需的动力电源等。电池隔膜作为电池的重要组成部分，直接影响电池的容量、循环性能以及安全性等特性，因此，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要作用。

隔膜用于高能量电池，重要的是电池中的电流回路必须在一旦出现电池故障和伴随过热时予以中断，避免因电池继续升温造成隔膜熔融而发生电池大面积内部短路，以致起火甚至爆炸而摧毁电池。

目前，市场上使用的锂离子电池隔膜主要为聚烯烃隔膜，包括单层聚乙烯、单层聚丙烯、以及聚烯烃三层复合膜。由于聚乙烯的熔点约为140℃，聚丙烯的熔点约为160℃，当电池局部温度升高到其熔点以上时，有可能因隔膜的熔断导致电池正负极接触而发生短路，所以无论是单层聚烯烃隔膜还是三层复合聚烯烃隔膜在动力锂离子电池中使用时均存在安全隐患，隔膜的高温热稳定性能仍然有待提高。

因此，通过改进锂离子电池隔膜的性能提高锂离子电池的安全性受到了越来越多的关注，国内外各大院校及相关研究所、锂离子电池隔膜制造企业和锂离子电池制造单位掀起了一股突破锂离子电池隔膜安全性的热潮，各种各样的锂离子电池隔膜层出不穷：陶瓷涂层聚烯烃隔膜、耐温聚合物纤维无纺布陶瓷涂层隔膜、PVDF涂层聚烯烃隔膜、PVDF隔膜等。除了陶瓷涂层隔膜已经规模化生产外，其它的都处于实验研发阶段。但由于其目前的工艺导致其陶瓷涂层与基材聚烯烃微多孔膜不能形成一个有机的整体，尤其是陶瓷与聚烯烃膜的结合界面强度很弱，造成了陶瓷涂层部分脱落或大面积脱落。并且这种陶瓷涂层锂离子电池隔膜因为界面结合不牢在分切时产生很多粉末。这样的陶瓷涂层隔膜组装进电池内部后，涂层脱落，不仅没有提高锂离子电池隔膜的安全性，反而因为脱落的陶瓷粉片而影响了锂离子电池的电性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种新型的锂离子电池隔膜，解决电池发热容易短路的安全性问题。

本发明是这样实现的：一种锂电池隔膜，包括基膜、陶瓷涂层以及热熔性聚合物涂层，所述陶瓷涂层、热熔性聚合物涂层位于基膜的同侧，所述陶瓷涂层包括陶瓷颗粒材料、第一粘结剂；所述热熔性聚合物涂层包括热熔性聚合物材料颗粒、第二粘结剂。

进一步地，所述第一粘结剂、第二粘结剂包括聚乙烯醇、环氧树脂或聚乙烯吡咯烷酮。

具体地，所述陶瓷涂层为经过偶联剂进行表面改性的陶瓷涂层

具体地，所述基膜为聚丙烯材料。

进一步地，所述陶瓷材料为多孔陶瓷材料。

可选地，所述多孔陶瓷材料选包括氧化铝、氧化硅或氮化硅，颗粒直径为0.1-3.0μm。

优选地，所述热熔性聚合物涂层、陶瓷涂层、基膜依次排列。

可选地，所述热熔性聚合物材料包括聚乙烯蜡、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯酸酯共聚物或聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。

优选地，所述热熔性聚合物材料的熔融温度为90-130℃。

具体地，所述基膜厚度为15-30μm；所述陶瓷涂层厚度为2-8μm；所述热熔性聚合物涂层厚度为2-6μm。

一种锂电池隔膜制备方法，包括如下步骤，取陶瓷材料90-93重量份加入去离子水中，搅拌分散均匀，再加入7-10重量份第一粘结剂，搅拌混合均匀，得到陶瓷浆料；取热熔性聚合物材料92-95重量份，第二粘结剂5-8重量份，加入去离子水中混合搅拌，得到热熔性聚合物浆料，通过凹版辊涂布方式将制得的陶瓷浆料、热熔性聚合物浆料涂布在基膜的同一侧；

所述第一粘结剂、第二粘结剂包括聚乙烯醇、环氧树脂或聚乙烯吡咯烷酮。

进一步地，具体还包括步骤，通过凹版辊涂布方式将制得的陶瓷浆料涂布在基膜一面，烘干后即得到陶瓷涂层；再将热熔性聚合物浆料涂布在陶瓷涂层的另一侧。

优选地，还包括步骤，将偶联剂溶于去离子水中进行水解，加入醋酸作为水解催化剂，并调节pH至3.5-5.5，恒温30℃反应一定时间，将初步分散好的氧化铝、氧化硅或氮化硅加入溶液中，搅拌反应一定时间，通过抽滤、烘干后得到表面改性的陶瓷材料。