[发明专利]一种锂离子电池用隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池用隔膜，包括基材，还包括复合在基材至少一个表面的超薄多孔软陶瓷层；所述超薄多孔软陶瓷层包含由一水软铝石纳米细鳞片或一水软铝石纳米纤维与氢氧化铝的共混物经交叉平铺形成的多孔结构，厚度为0.5～1.0μm。本发明提供了一种锂离子电池用隔膜，其拉伸强度和穿刺强度得到显著提高，并明显降低了隔膜的热收缩率；以其制备得到的锂离子电池，具有高安全性和优异的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池隔膜技术领域，具体涉及一种锂离子电池用隔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等构成，隔膜是其核心关键材料之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环和安全性能，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。然而，锂离子电池在向储能、电动汽车等领域应用的同时，所表现出来的安全问题不容忽视。一方面，当电池在过充、过放及高温等状态下会发生内部膨胀，通常锂离子电池所用的多孔聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)隔膜收缩可能造成局部开裂，某些热失控点扩大形成整体电池热失控，极易引起火灾等安全问题。另一方面，电池在高倍率充放电过充中，锂离子在电解液中穿梭传导过程中易在负极表面析锂，析锂枝晶会穿透隔膜造成电池正负极直接接触从而发生短路，产生安全隐患。因此，研究高机械强度和穿刺强度、高离子电导率、高破膜温度的隔膜对提高锂离子电池的安全性尤为重要。

将纳米级陶瓷粉末均匀涂覆在多孔PP或PE隔膜上，其作用主要是提高隔膜耐热收缩性，防止隔膜收缩造成大面积短路。另外，陶瓷热传导率低，可以防止电池中的某些热失控点扩大形成整体热失控。PP或PE隔膜在经过涂覆陶瓷薄层后，隔膜的拉伸强度和穿刺强度显著提高。

除了提高电池的安全性能外，对于化学稳定性高的多孔陶瓷薄层而言，其优点还有以下几个方面：

(1)多孔陶瓷薄层保持了较高的离子电导率和高锂离子迁移系数，不存在与有机电解液的化学副反应；

(2)多孔陶瓷薄层具有良好的吸液储液功能，降低了界面反应阻抗，提高了电池的功率密度；

(3)多孔陶瓷薄层的应用可以降低PP或PE基膜的厚度，减小电池体积，提高电池的能量密度；

(4)多孔陶瓷薄层提高了隔膜的工作温度，可适用于高温等工作条件。

如公开号为CN105514328A的中国专利文献公开了一种锂离子电池用陶瓷隔膜及其制备方法，其中，包括步骤：a、采用纳米多孔SiO₂、多孔Al₂O₃或其混合物作为陶瓷原料，与粘结剂和溶剂进行混合，使用机械搅拌方式制备成均匀的浆料；b、将浆料均匀涂覆在隔膜上，然后在70～90℃干燥2h～24h，便可得到厚度为1～10μm的陶瓷隔膜。

现有技术中，通常采用硬度较高的氧化物如SiO₂或者Al₂O₃，控制颗粒材料尺寸如纳米化，通过纳米颗粒的平面堆积构筑多孔结构。然而颗粒状的材料要实现连续的多孔结构，需要较多的涂覆量，因而无法制备超薄陶瓷隔膜。同时硬度较高的氧化物容易在充放电过程中造成对电极的损伤。

发明内容

本发明提供了一种锂离子电池用隔膜，该复合有超薄多孔软陶瓷层的隔膜，其拉伸强度和穿刺强度得到显著提高，并明显降低了隔膜的热收缩率；以其制备得到的锂离子电池，具有高安全性和优异的循环稳定性。

具体技术方案如下：

一种锂离子电池用隔膜，包括基材，还包括复合在所述基材至少一个表面的超薄多孔软陶瓷层；