[发明专利]一种动力锂离子电池及其复合隔膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池及其复合隔膜，特别是涉及一种动力锂离子电池及其聚四氟乙烯复合隔膜，属于锂电子电池制造技术领域。

背景技术

隔膜是动力锂离子电池重要的组成材料，通常是薄的多孔绝缘材料，具有较高的离子透过性和机械强度，对各种化学物质和化学溶剂的作用具有长期稳定性。隔膜将电池的正负极隔开，防止两电极接触而短路；同时依靠隔膜自身的多微孔结构，让离子容易通过，保持正负极间良好的离子导电性。

动力锂离子电池用于高功率电源使用时，自身发热产生高温，易引起电池热失控以及隔膜收缩产生短路击穿的安全性问题，对动力电池使用威胁极大，是影响动力电池推广使用的关键因素之一。目前动力锂离子电池使用的隔膜主要由多孔有机聚合物膜构成，典型的有机隔膜如聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合膜。这些有机聚烯烃类隔膜的缺点是在温度高于150℃时热稳定性较差；另一方面，在锂电池体系中的化学稳定性较低，如隔膜装配电池时与锂或嵌锂石墨接触，聚烯烃隔膜会逐渐受到侵蚀。

美国专利US2005084761公开了一种用于电池的隔膜及其制造方法，该制造方法包括，提供具有大量孔洞和在其表面和内部具有涂层的片状柔性基材，其中所述基材的材料选自聚合物和/或天然纤维的织造或非织造不导电纤维，且所述涂层是多孔电绝缘的陶瓷涂层。中国专利CN101281961A中提供了一种改善上述美国专利中的多孔电绝缘陶瓷涂层，提高锂离子电池隔膜耐高温性能的涂层组合物。但在以上所提供的两种隔膜的制造方法中，悬浮体含有氧化物和溶胶，由于该悬浮体对片状柔性基材的浸润性较差，并且形成涂层后对片状柔性基材的附着力也较差，因此在加工该隔膜及绕制电极组的过程中，易产生涂层颗粒脱落的现象，从而使按照上述方法生产出的电池隔膜的耐高温性能降低。

中国专利CN102068924A中提供了一种聚四氟乙烯复合膜，包括：支撑层；聚四氟乙烯层；粘结所述支撑层和所述聚四氟乙烯层的粘结层。粘结层中的多孔聚合物须渗入支撑层和聚四氟乙烯层，固化后在所述支撑层和聚四氟乙烯层中间形成“铰链式”结构，所述的聚四氟乙烯复合膜未标明用于锂离子动力电池隔膜，且不适用于锂离子电池，因为在所述厚度下，锂离子电池隔膜较厚组装电池困难且内阻较大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，如电池隔膜在制造以及在制作电池绕制电极组的过程中，涂层在隔膜上的附着性较弱，易产生涂层颗粒脱落现象，提供一种使锂离子电池隔膜耐高温性、抗氧化还原性能和生产加工性能俱佳的锂电子电池及其复合隔膜。

为达到上述目的，本发明的技术方案提供了一种动力锂离子电池复合隔膜，包括支撑层、无机涂层，其特征在于，还包括聚四氟乙烯层，无机涂层涂覆于支撑层上，聚四氟乙烯层涂覆于无机涂层上；所述无机涂层的表面及内部为多孔互连结构。

优选地，所述的支撑层为聚酯或聚烯烃材料的非织造物或微孔膜，厚度为低于20μm，孔隙率为50-90％。

进一步地，所述支撑层的厚度为8-15μm，孔隙率为70-90％。

优选地，所述的无机涂层的厚度为3-20μm。

优选地，所述的聚四氟乙烯层为改性聚四氟乙烯微孔膜，厚度为3-20μm，平均孔径为0.01μm-10μm，孔隙率为40％-90％。

进一步地，所述的改性聚四氟乙烯微孔膜的改性方法为填充改性、化学处理、高能辐射接枝、等离子处理、等离子体接枝聚合、粒子束注入和准分子激光处理中的至少一种。

优选地，所述复合隔膜的厚度为15μm-60μm，孔隙率为30-80％，最大孔径不超过150nm，透气度为17-25s，热熔温度大于210℃。

本发明还提供了上述动力锂离子电池复合隔膜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

第一步：将粘合助剂溶解稀释后，搅拌均匀，分别涂敷在支撑层、聚四氟乙烯层上，在50℃至280℃的温度下加热0.5-10分钟；

第二步：在第一步得到的支撑层涂覆有粘合助剂的一面涂覆无机涂料，形成无机涂层；

第三步：将第二步得到的支撑层涂覆无机涂层的一面与第一步得到的聚四氟乙烯层涂覆粘合助剂的一面相对复合，经辊压后在50-100℃下真空干燥。

优选地，所述的第一步中的粘合助剂为辛基硅烷、乙烯基硅烷、氨基官能化的硅烷、缩水甘油基官能化的硅烷和甲基硅烷中的任意一种或几种的组合物。