[发明专利]一种复合锂离子电池隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池技术，特别是一种复合锂离子电池隔膜及其制备方法，属电池技术领域。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、无记忆效应和循环寿命长等特点而被广泛用作各种移动设备的电源。锂离子电池通常包括正极、负极、隔膜和电解质，隔膜作为正负极之间的阻隔物对锂离子电池的性能起到至关重要的作用，因此通过改进隔膜的性能来提高锂离子电池的安全性、使用性、工艺性的研究受到越来越多的关注。锂离子电池使用的隔膜一般为聚烯烃多孔膜，其熔点低于170℃。当电池温度因内部或外部因素而升高时，隔膜会收缩或熔融进而发生破孔，造成电池正负极接触导致电池短路，引起电池燃烧爆炸等意外事故的发生。针对此问题，相关生产企业普遍采用隔膜表面涂布处理，一是可提升隔膜的热稳定性，改善其机械强度；二是增强隔膜的保液性及润湿性，从而延长电池循环寿命。另外，涂层中富含陶瓷颗粒，可使隔膜具有优异的抗异物穿刺的性能。目前涂布技术存在的主要问题有：1、主要涂层材料（陶瓷颗粒和聚合物粘合剂）与多孔基膜之间的粘结强度低，很容易从基膜上剥离，增大电池电阻，进而使电池性能劣化；2、锂离子电池的特殊要求导致分散剂选择面窄，现有技术涂布浆料中的分散剂多为有机盐类，其分散效果差，影响涂层的均匀性。另一方面，有机盐类的加入会给锂离子电池带来新的安全隐患；3、涂层中普遍采用的陶瓷颗粒为氧化铝（Al₂O₃）颗粒，氧化铝的硬度高，对机械设备的磨损大，且涂层厚度均匀性难以控制，不利于连续化生产。

发明内容

本发明旨在提供一种涂层厚度均匀一致、粘结强度高、适合于大规模连续化稳定生产的复合锂离子电池隔膜。

本发明还提供了所述复合锂离子电池隔膜的制备方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种复合锂离子电池隔膜，包括基膜和涂布于基膜单侧或双侧的涂层。所述涂层由浆料经涂布、烘干后获得；所述浆料按照重量百分比计含有20-60％的基料，余量为去离子水；所述基料由以下质量份的物质组成，增稠剂0.2-4、无机纳米分散剂0.2-3、聚合物粘合剂1-5、纳米氧化铝和纳米硫酸钡合计88-98，其中纳米氧化铝和纳米硫酸钡质量比为1:1-10。 

    上述复合锂离子电池隔膜，所述无机纳米分散剂为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅的一种或两种组合，无机纳米分散剂颗粒的粒径D50为10-30nm，比表面积BET 为30-200m²/g。

上述复合锂离子电池隔膜，优选纳米氧化铝与纳米硫酸钡质量比为1:3-5。

上述复合锂离子电池隔膜，所述纳米氧化铝的粒径D50 为0.1-2μm，比表面积BET 为2-20m²/g；所述纳米硫酸钡的粒径D50 为0.1-3μm，比表面积BET 为1-20m²/g。 

上述复合锂离子电池隔膜，所述聚合物粘合剂为丁苯乳胶、苯丙乳胶、纯苯乳胶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸乙酯、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯中的一种或几种的混合物；所述增稠剂为羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、海藻酸钠中的一种或几种的混合物，优选羧甲基纤维素钠；所述基膜为聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合隔膜、聚酰亚胺隔膜、聚偏氟乙烯隔膜、聚乙烯无纺布隔膜、聚丙烯无纺布隔膜、聚酰亚胺无纺布隔膜中的一种，基膜厚度为5-40μm，孔隙率为30-60%；所述涂层厚度为1-8μm。

上述复合锂离子电池隔膜的制备方法，按照下述步骤进行：

a．按照配比称取组成浆料的各物质；

b．取配比量无机纳米分散剂、去离子水，两者混合，使用超声波分散10~50分钟，制成无机纳米分散液； 

c．取配比量纳米氧化铝，按照纳米氧化铝与纳米硫酸钡的质量比将无机纳米分散液分为两份，一份对应纳米氧化铝的含量，另一份对应纳米硫酸钡的含量，将对应纳米氧化铝含量的无机纳米分散液与纳米氧化铝混合，搅拌10~100 分钟得到混合物一；

d．取配比量纳米硫酸钡及余量无机纳米分散液，两者混合，搅拌10~100 分钟得到混合物二；

e．将上述混合物一与混合物二混合，继续分散1~10h，得到混合物三；

f．将上述混合物三中加入配比量的增稠剂、聚合物粘合剂搅拌均匀后，用400目不锈钢筛网过滤即制的浆料；