[发明专利]一种二次锂离子电池隔膜及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜技术领域，特别涉及一种锂离子电池用隔膜。

背景技术

锂离子电池隔膜是锂离子电池中的关键部件，是隔开正负极，防止电池短路的微孔膜；在锂离子电池中，隔膜的主要作用是：作为正负极之间的物理隔离物质，是离子导体而对电子则是绝缘体。根据使用要求，锂离子电池隔膜必须具有良好的耐溶剂性能、大的比表面积、高的孔隙率和优良的热闭合性能。

目前，大多数锂离子电池隔膜为结晶型聚烯烃微孔膜，如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）以及高密度聚乙烯（HDPE）和超高分子量聚乙烯（UHMWPE）等微孔膜，这是由于PE、PP微孔膜具有较高的孔隙率、较低的电阻、较高的抗撕裂强度、较好的抗酸碱能力、良好的弹性及对非质子溶剂的保持性能。

但是，PE、PP存在电解质亲和性差的缺点，对此，许多研究人员进行了大量的隔膜表面改性工作：如在PE、PP微孔膜表面接枝亲水性单体或改变电解质中的有机溶剂，在隔膜表面涂布无机填料或亲水性材料等。 

公开号为CN1882436A的中国专利公开了一种复合微多孔膜，该复合微多孔膜通过在聚烯烃微孔膜的至少一面涂布含有（a）可以凝胶化的氟树脂和（b）其良溶剂（c）偶极矩为1.8Debye或1.8Debye以下的不良溶剂的混合液，并干燥，形成含有上述氟树脂的多孔质体的覆盖层而得到的复合微多孔膜，得到的微孔膜隔膜的润湿性和保液能力增加，但是，由于在聚烯烃微孔膜表面形成的涂层的孔为柱状且孔隙率较低，面密度较高，限制了离子的透过，增加了电池的内阻；另外，该微孔膜的涂层的孔径分布不均匀，从而各处的离子透过能力不同，容易造成局部的微短路，降低电池的寿命。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种具有蜂窝状多孔网络结构，且具有高的孔隙率和均匀的孔径的二次锂离子电池隔膜。

针对上述问题，本发明采取的技术方案为：

一种二次锂离子电池隔膜，由基材及其两面的涂层构成，所述的涂层具有蜂窝状多孔网络结构，所述涂层的具有预期孔径的孔占全部孔的40%以上，涂层孔隙率为50%-70%。

上述二次锂离子电池隔膜，所述涂层中具有预期孔径的孔占全部孔的60%以上

二次锂离子电池隔膜，所述的涂层孔隙率为55%-68%。

二次锂离子电池隔膜，所述的涂层的面密度为1.6-2.0g/㎡。

二次锂离子电池隔膜，所述的涂层厚度2.0-3.0μm。

二次锂离子电池隔膜，所述的涂层的预期孔径在3-12μm之间。

二次锂离子电池隔膜，所述的基材的透气性为150 -200（s/100cc·in²·1.22KPa），二次锂离子电池隔膜的透气性为350-700（s/100cc·in²·1.22KPa）。

二次锂离子电池隔膜，所述的涂层由涂布液浸涂得到，涂布液的组成及重量分数为：

含氟树脂     2%-3%

造孔剂        3%-10%

丙酮          87%-95%

所述的造孔剂为碳酸二甲酯、水、沸程90℃-120℃石油醚或其组合。 

二次锂离子电池隔膜，所述含氟树脂为聚偏氟乙烯乙烯-二氟乙烯共聚物、聚偏氟乙烯乙烯、聚四氟乙烯中的一种。

本发明制备的二次锂离子电池隔膜可用于二次锂离子电池。

有益效果

本发明得到的聚烯烃微孔膜为蜂窝状多孔网状结构，孔隙率能达到50-70%，涂层高孔隙率提高了电池中离子透过能力，降低了因表层涂覆带来的电池内阻的增加。

本发明涂层孔径均匀，预期孔径的孔占全部孔的40%以上，使得电池中离子透过均匀，降低了因孔径分布不均匀造成的局部的微短路的可能性，降低了锂离子电池内阻，提高了电池的充放电的倍率性能。

附图说明

图1、图2及图3分别是实施例1制备的隔膜C1涂层的SEM照片孔径分布图；

图4、图5及图6分别是实施例2制备的隔膜C2涂层的SEM照片孔径分布图；

图7、图8及图9分别是实施例3制备的隔膜C3涂层的SEM照片孔径分布图；

图10、图11及图12分别是实施例4制备的隔膜C1涂层的SEM照片孔径分布图；

图13是专利CN1882436A的附图。

具体实施方式

本发明中使用了如下技术术语：

预期孔径：