[发明专利]一种新型改性无纺布锂离子电池隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型改性无纺布锂离子电池隔膜，同时还涉及该电池隔膜的制备方法。

背景技术

目前商业化应用的聚乙烯、聚丙烯隔膜比较适用于手机、相机等数码类电池。但该类隔膜存在某些不足：一方面，由于聚烯烃熔融温度低于165℃，电池在外部温度过高或者受到意外撞击的时候，隔膜可能被熔破，导致电池短路，从而导致电池燃烧爆炸；另一方面，聚烯烃亲电解液能力差，保持电解液能力不足，导致电池循环寿命、大电流充放电等性能差。此类隔膜在安全性能和电性能方面的不足，限制了其在动力储能电池的使用。

为了改善隔膜安全性能和吸液保液能力，专利CN102629679A提供了一种三层纳米纤维锂离子复合隔膜，该隔膜热稳定性好、孔隙率高，吸液能力佳，并通过热压复合改善其机械强度。但由于是通过静电纺丝喷涂形成三层复合结构，该隔膜的剥离强度低，导致其界面阻抗大，制得的电池内阻仍然偏大，不利于动力储能电池大电流充放电，且其孔径偏大，电池制作过程中耐高压绝缘性差，电池内短路率高达10%。

专利CN1679185提供了一种适用于高功率锂离子电池的陶瓷隔膜。该隔膜在无纺布的基体上涂覆陶瓷涂层，具有元素为Al、Zr、Si的氧化物颗粒以及具备离子导电功能的无机材料。该隔膜的最大优点是离子电导率高、熔点高于250℃、热稳定性好、电化学稳定性好，所制备的电池在大电流充放电性能上表现优异。但该隔膜涂覆层的无机材料裸露在外表面，容易吸水，制得隔膜的吸水性极高，电池制作过程中的普通烘烤工艺很难将该水分除干净，一旦将较多的隔膜水分带到电池体系，水分会与电解液反应，导致电池鼓气，内阻增大，使得电池电化学性能变差，如电池的容量损失大、循环寿命差等。另外，其脆性的无机涂层对柔性基材的附着力差，导致其在加工电池过程中的机械操作性差，隔膜容易出现弯折空隙、裂缝和损坏等问题，从而导致电池短路。如要解决电池发鼓问题，在制备成电池的过程中需要更长的烘烤时间或者更高的温度除水，则增加其脆性无机涂层损坏和脱落的可能性。且该隔膜强度较差，无法满足高速自动卷绕的加工要求，耐极片粉尘刺穿能力较差，短路率偏高。

上述隔膜在不同的性能上进行了优化，但我们从上述分析可以发现其中仍有较大的改善空间。因为动力储能电池均要求是高容量和大功率充放电的电池，其在安全性能和电性能方面对隔膜提出了很高的要求，因此隔膜应该要同时具备良好的热稳定性和电化学稳定性、高的锂离子传导性、优异的吸液保液能力、水分含量低、易于电池加工等性能。

发明内容

为了解决现有锂离子电池隔膜易吸水、耐热性差、强度不高等问题，从而改善锂离子电池使用寿命和安全性，本发明提供了一种新型改性无纺布锂离子电池隔膜，同时本发明还提供该电池隔膜的一种制备方法。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种新型改性无纺布锂离子电池隔膜，所述隔膜包括改性无纺布基材及其复合的填充剂：

所述填充剂填充在在改性无纺布基材的孔内，此时无纺布基材的孔隙内填充了填充剂；优选的是所述填充剂从改性无纺布基材的孔内往外延伸将整个改性无纺布基材包覆，所述隔膜的厚度为改性无纺布基材厚度的1-10倍，更优选的是所述隔膜的厚度为改性无纺布基材厚度的1-2倍，此时，所述改性无纺布锂离子电池隔膜的结构为中间是一层无纺布纤维层，无纺布基材的孔隙内填充了填充剂，并且无纺布基材的表面也被填充剂所包覆；

所述改性无纺布基材：基材上分布有均匀的孔径大小为1-50000nm的孔，确保无纺布改性复合膜的厚度及孔径结构的均匀性；基于毛细管吸液原理和液体表面张力等因素，基材孔隙率为30-95%，孔隙率超过30%，制得的隔膜具有更好的吸液保液能力，保证了锂离子在隔膜中传导通畅，使得所制得的电池内阻小，有利于电池大功率充放电，但孔隙率大于95%，会导致无纺布基材的强度不足，制得的隔膜电池加工性差，成品率低。