[发明专利]一种聚合物锂离子电池及其隔膜

说明书

技术领域

本发明属于聚合物锂离子电池技术领域，尤其涉及一种具有优良的循环性能、安全性能和机械性能的聚合物锂离子电池及其隔膜。

背景技术

锂离子电池由于具有较高的质量能量密度和体积能量密度、较高的工作电压、较宽的使用温度、使用寿命长、对环境友好等等，被广泛的应用到移动电话、笔记本电脑以及各种电动汽车，甚至航空航天、风能太阳能储能设备上。

在聚合物锂离子电池取得广泛应用的同时，也存在一定的安全隐患。到目前为止，已有多起手机和笔记本电池爆炸等事故见诸报端，这让人们对锂离子电池的安全性能产生了质疑。而锂离子电池隔膜是保证电池的安全性能的重要部分，特别在一些特殊条件下，如高温烘烤、针刺、过充或异物挤压等容易对隔膜造成一定的损伤。隔膜一旦收缩、熔化、氧化、刺破就会引起电池的内部短路，导致电池出现发热、冒烟、甚至爆炸起火等安全事故。

通常聚合物锂离子电池采用的是铝塑包装袋包装，随着人们对电芯能量密度的要求越来越高，很多电池制造商逐渐采用具有高膨胀率的负极材料，并提升卷绕工序能力，这就导致电池的变形问题变得尤其严重，同时也会对电池的安全性和可靠性造成非常严重的影响。

有鉴于此，确有必要提供一种具有较高安全性能和机械性能的聚合物锂离子电池用隔膜，以提升聚合物锂离子电池的安全性能、循环性能和电芯硬度，减小锂离子电池的变形。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种具有较高安全性能和机械性能的聚合物锂离子电池用隔膜，以提升聚合物锂离子电池的安全性能、循环性能和电芯硬度，减小锂离子电池的变形。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种聚合物锂离子电池用隔膜，包括多孔基材，所述多孔基材的至少一个表面上涂覆有无机物涂层和有机物涂层，所述有机物涂层呈岛状和/或线状分布，所述有机物涂层涂覆在所述多孔基材和/或无机物涂层表面。

作为本发明聚合物锂离子电池用隔膜的一种改进，所述无机物涂层的厚度为1μm-50μm。

作为本发明聚合物锂离子电池用隔膜的一种改进，所述的无机物涂层包括无机物颗粒和粘接剂。所述无机颗粒为三氧化二铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、二氧化铈、氧化钙、碳酸钙和钛酸钡中的至少一种；所述粘接剂为苯乙烯-丁二烯聚合物、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、偏氟乙烯-六氟丙烯聚合物、聚丙烯腈、羧甲基纤维素钠、丁二烯-丙烯腈聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯和聚丙烯酸-苯乙烯聚合物中的至少一种。

作为本发明聚合物锂离子电池用隔膜的一种改进，所述的无机物涂层通过浸蘸涂布、凹版印刷、丝网印刷、喷雾涂布或转移涂布工艺涂覆在多孔基材的至少一面上。

作为本发明聚合物锂离子电池用隔膜的一种改进，所述的有机物涂层为聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、偏氟乙烯-六氟丙烯聚合物、聚丙烯腈、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、丁二烯-丙烯腈聚合物、乙酸乙酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯和聚丙烯酸-苯乙烯聚合物中的至少一种。

作为本发明聚合物锂离子电池用隔膜的一种改进，所述岛状涂层的面积为0.1μm-10mm，高度为1μm-100μm。

作为本发明聚合物锂离子电池用隔膜的一种改进，所述线状涂层的宽度为0.1μm-5mm，长度为1μm-50mm，高度为1μm-100μm。

作为本发明聚合物锂离子电池用隔膜的一种改进，所述有机物涂层的面积为多孔基材面积的5-95％。

作为本发明聚合物锂离子电池用隔膜的一种改进，所述有机物涂层通过浸蘸涂布、凹版印刷、丝网印刷、喷雾涂布、流延涂布、转移涂布或者挤压涂布涂覆在所述多孔基材和/或无机物涂层上。

相对于现有技术，本发明聚合物锂离子电池用隔膜至少具有以下优点：

一是隔膜中的无机物涂层使隔膜保持较高的热稳定性能和机械性能，有利于锂离子电池具有具备良好的安全性能；同时，无机物涂层还具有良好的吸液性能，从而使锂离子电池具有更好的循环性能。

二是隔膜中的有机物涂层中的聚合物单元的基团与电解液溶剂的基团存在较强的相互作用，这样使得有机物涂层具有良好的吸液溶胀能力，并借助于锂离子电池加工过程中夹具力的作用，会使锂离子电池的界面保持良好的稳定性，同时锂离子电池中极片与隔膜保持着良好的粘结力，制作出的锂离子电池具有优良的机械性能；

第三，隔膜中的有机物涂层的分布特性为极片充放电以及循环过程中的膨胀提供了空间，很好的解决了聚合物锂离子电池的变形问题，并且不影响隔膜的透气性和离子电导性能，使电池仍保持不变的容量循环性能。