[发明专利]聚合物锂离子二次电池及其隔离膜

说明书

技术领域

 本发明涉及一种锂离子二次电池，尤其是一种具有良好安全性能的聚合物锂离子二次电池及其隔离膜。

背景技术

 从上个世纪90年代问世以来，锂离子二次电池因具有能量密度高、循环寿命长、工作电压高和无环境污染等优点而被广泛用于为摄像机、笔记本电脑、便携式DVD、数码相机等各种移动设备和装置提供能源，被誉为“绿色高能环保电池”。

 但是，锂离子二次电池通常具有严重的安全性问题：易燃的液体有机溶剂容易渗漏，并可能导致锂离子二次电池燃烧或爆炸。为了改善锂离子二次电池的安全性能，可使用不含任何溶剂分子的固体电解质(SPE)。但是，SPE在室温下的离子电导率仅为1×10^-5S·cm^-1，约比液体电解质的离子导电率低三个数量级。作为液体电解质锂离子二次电池和固体电解质锂离子二次电池的折中产物，出现了凝胶聚合物锂离子二次电池。凝胶聚合物锂离子二次电池同时具备了液体电解质的高离子电导率和固态电解质的高安全性能，因此在国内外引起了广泛的关注。

 现有技术也揭示了多种聚合物锂离子二次电池，如于2006年12月1日申请的中国发明专利CN200610123986.7号、于2008年7月18日申请的中国发明专利申请CN200810029569.5号，以及于2008年11月19日申请的中国发明专利申请CN200810219235.4号就分别揭示了多种锂离子二次电池凝胶聚合物电解质及其制备方法。

 上述现有凝胶聚合物电解质在模拟电池或扣式电池中虽然有较好的电化学性能，但是，当应用于工业化锂离子二次电池生产时，聚合物中可能夹杂的不纯净物质会在电池的阴极发生不可逆的氧化分解，增大了电池循环的不可逆容量损失，得到的电池容量衰减特别严重，严重影响了锂离子二次电池的循环性能。

发明内容

本发明的一个目的在于：克服现有技术的不足，提供一种具有良好循环性能和安全性能的锂离子二次电池隔离膜。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种锂离子二次电池隔离膜，其包括多孔基板和分布在多孔基板的一个表面上的聚合物涂层。

作为本发明锂离子二次电池隔离膜的一种改进，所述多孔基板为无纺布、聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜，或多层复合的聚乙烯和聚丙烯微孔膜。

作为本发明锂离子二次电池隔离膜的一种改进，所述聚合物涂层中的聚合物选自聚合物单体聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈)、聚(甲基丙烯酸甲酯-乙酸乙烯酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-乙酸乙烯酯)、聚(甲基丙烯酸正丁酯-苯乙烯)、或为所述聚合物单体的共聚物，或为所述聚合物的共混物。

作为本发明锂离子二次电池隔离膜的一种改进，所述聚合物涂层中掺杂有纳米或微米级无机颗粒，所述无机颗粒选自三氧化二铝、二氧化硅、二氧化锆、二氧化钛、二氧化铈、氧化钙、碳酸钙、钛酸钡、磷酸钛锂、稀土、粘土、沸石或其组合。

作为本发明锂离子二次电池隔离膜的一种改进，所述聚合物涂层通过印刷、喷涂、涂布方式分布在多孔基板的一个表面。

相对于现有技术，本发明锂离子二次电池隔离膜具有以下优点：(1)聚合物涂层的聚合物单元中含有羰基，羰基与碳酸酯类有机溶剂中的氧之间有很强的作用，具有良好的吸液能力，同时与锂电极或者阳极的界面稳定性好；(2)有较强的粘结性和成膜性，可以提供良好的机械拉伸强度，有利于锂离子二次电池叠片或者卷绕等进一步的加工；(3)具有良好的循环性能和安全性能。

本发明的另一个目的在于：提供一种具有良好循环性能和安全性能的聚合物锂离子二次电池。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种聚合物锂离子二次电池，其包括：(a)阴极片、(b)阳极片、(c)分布在阴极片和阳极片之间的隔离膜，以及(d)电解质，其中，隔离膜为前述锂离子二次电池隔离膜，且隔离膜分布有聚合物涂层的一面与阳极直接接触。

作为本发明聚合物锂离子二次电池的一种改进，所述阳极片含有阳极活性材料，阳极活性材料选自人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、中间相碳纤维、软碳、硬碳、钛酸锂或其组合。

作为本发明聚合物锂离子二次电池的一种改进，所述阴极片含有阴极活性材料，阴极活性材料选自钴酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂、磷酸锰锂、磷酸钒锂或其组合。

作为本发明聚合物锂离子二次电池的一种改进，所述电解质包括锂盐、非水溶剂和添加剂。