[实用新型]一种多层结构的复合电池隔膜

说明书

技术领域

本申请涉及锂离子电池隔膜领域，特别是涉及一种多层结构的复合电池隔膜。

背景技术

电池的安全性一直是电池产业界的重大问题，特别是动力电池的安全问题极大地限制了其商业化应用。

已经商品化使用的聚合物微孔电池隔膜包括聚乙烯(缩写PE)、高密度聚乙烯(缩写HDPE)或聚丙烯(缩写PP)隔膜，以celgard公司生产的干法隔膜，或日本东燃、旭化成生产的湿法隔膜为代表。业界很早即已经认识到这种隔膜在电池中使用的安全性能低。因此，后来又发展出PP/PE/PP三层复合隔膜，如美国专利US5691077，当温度上升到130℃左右时，中间PE层熔化并关闭PP层的孔隙，因而具有自关闭功能，从而提高了电池的安全性能。但是三层隔膜的热稳定性还是有限，只有约160℃的使用上限温度。在电池热失控的情形下，即使实现了130℃左右的关闭功能，电池内部温度还将继续上冲，并很有可能超过160℃，因此，三层的复合隔膜仍然存在很大的安全隐患。

此外，现有技术中，还有在多孔基质上涂布耐温无机粒子的安全隔膜，即在多孔基膜上涂布多孔无机层，较有代表性的包括日本松下公司在中国专利CN101069302中公布的耐温隔膜，以及德国德古萨公司在中国专利CN1679183中公布的高能电池隔膜。以上安全隔膜或与之近似的安全隔膜，虽然实质上提高了隔膜的耐温性能，但并没有实际上提高隔膜的安全性能，因为这种隔膜没有高温下的自关闭机制，虽然隔膜本身不发生熔断，但电池温度持续上升，最终还是会发生安全事故。这种涂层隔膜的另一个问题是制造和使用过程的“掉粉”问题，涂布耐温无机粒子的隔膜，为了保证涂层的耐温性能，一般只添加少量的粘合剂，并且由于还必须确保无机粒子涂层的多孔性，涂层中粒子的粘合力比较弱，从而导致隔膜“掉粉”，造成隔膜损坏，并妨碍电池制造。

目前，能够较好的解决隔膜耐高温性能的是德古萨公司制备的安全隔膜，该安全隔膜主要是，分别制备基膜与关闭层薄膜，然后再将两者层叠复合在一起。首先，由于现有技术的限制，该安全隔膜的厚度较大，大于50μm，影响隔膜的使用性能；其次，该安全隔膜的制备工艺复杂，在层叠复合的过程中，难免出现破损或褶皱，影响安全隔膜的质量。

发明内容

本申请的目的是提供一种新的多层结构的复合电池隔膜。

为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：

本申请公开了一种多层结构的复合电池隔膜，包括多孔基膜、多孔无机层和多孔关闭层；多孔无机层复合于多孔基膜的至少一个面；多孔关闭层复合于多孔基膜的两面，并且在存在多孔无机层的情况下，将多孔无机层夹在中间；复合电池隔膜的厚度为12-20μm，其中，多孔基膜:多孔无机层:多孔关闭层＝100-180:40-60:20-40。

需要说明的是，本申请的关键在于，通过对各层进行优化，一方面，提高了复合电池隔膜的耐热性能，同时，又保障了其低温关闭性能；另一方面，复合电池隔膜的两个表面都是多孔关闭层，保障关闭性能的同时，也避免了多孔无机层“掉粉”；再一方面，本申请的复合电池隔膜，不仅耐热性能好，而且通过各层的优化，使得复合电池隔膜整体的厚度可以达到12-20μm，符合隔膜越来越薄的发展趋势。

还需要说明的是，多孔无机层可以复合于多孔基膜的一个表面，也可以是两个表面，所以，在多孔无机层仅复合于多孔基膜的一个表面时，在多孔基膜的其中一面，是多孔关闭层和多孔基膜将多孔无机层夹于中间，另一面则是多孔关闭层直接复合于多孔基膜表面。

优选的，本申请的复合电池隔膜由依序层叠的多孔关闭层、多孔无机层、多孔基膜、多孔无机层和多孔关闭层组成。

优选的，本申请的复合电池隔膜由依序层叠的多孔关闭层、多孔无机层、多孔基膜和多孔关闭层组成。

需要说明的是，本申请的优选实现方式中，披露了两种结构的复合电池隔膜，即依序层叠的多孔关闭层、多孔无机层、多孔基膜、多孔无机层和多孔关闭层，和依序层叠的多孔关闭层、多孔无机层、多孔基膜和多孔关闭层，前者多了一个多孔无机层，在耐热性能上更突出，而后者耐热性能也有所提高，并且能够获得更薄的隔膜。

优选的，多孔基膜为PP微孔膜或PE微孔膜。

优选的，多孔无机层由陶瓷浆料涂覆而成，陶瓷浆料包括陶瓷粉末、去离子水、陶瓷浆料添加剂和粘结剂。