[发明专利]一种锂离子二次电池用隔离膜

说明书

技术领域

本发明属于电池隔离膜技术领域，具体涉及一种锂离子二次电池用隔离膜。

背景技术

锂离子二次电池广泛地应用与消费电子产品，如手机，笔记本电脑，平板电脑，蓝牙耳机，MP3，数码相机等领域已经得到了广泛的应用。随着环境污染和能源危机问题的日益严峻，锂离子二次电池在动力电池和固定电站等领域的使用也越来越普及。

随着能量密度的不断提高，高克容量的负极材料的使用致使其充放电过程中的膨胀严重，导致电池扭曲变形。为了解决这个问题，通过在隔离膜的表面涂覆粘结聚合物涂层，或在无机粒子涂层表面涂覆粘结聚合物的涂层。该粘结聚合物能够在电解液里溶胀，在一定的温度，压力和时间内可以与锂离子电池的正负极片粘结在一起，锂离子电池的正负极片与隔离膜粘附为一个整体后可以抑制负极的膨胀，阻止电池的变形。

涂覆隔离膜的聚合物一般不溶于水，只溶于有机溶剂，故现在粘结聚合物以油基居多，但油基的污染较严重，环境友好型差，且油基粘结聚合物涂层对隔离膜本体的孔隙堵塞较严重，进而影响电池的性能。

后来，采用水来溶解聚合物涂层，即水基粘接聚合物涂覆隔离膜，水基的粘结聚合物涂覆的隔离膜制备锂离子电池时，其需要结合电池热压工艺才能与锂离子电池极片粘结在一起，并且水基体系环保污染小，对隔离膜本体的孔隙堵塞较小，不会影响电池性能，因此，水基粘结聚合物层涂层是以后的发展方向。

中国专利CN102610773A提出了一种水性粘结聚合物涂层，聚合物呈岛状 和/或线状分布，涂覆面积占隔离膜基材的5～95％，该结构使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，并且不影响隔离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。在该发明中，聚合物不溶胀部分需要支撑一定骨架空间留给极片膨胀同时聚合物溶胀部分又要与极片粘结起来，只有一种溶胀度的粘结聚合物不能很好的起到这两个作用。

发明内容

本发明的目的在于：针对现在有技术的不足，提供一种能够与锂离子电池极片粘结良好，很好地抑制锂离子电池变形，同时对锂离子电池性能无影响的锂离子二次电池用隔离膜。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂离子二次电池用隔离膜，包括隔离膜本体，所述的隔离膜本体的至少一表面上涂覆有粘结聚合物涂层，所述的粘结聚合物涂层包含粘结聚合物和粘结剂，所述的粘结聚合物涂层至少包含两种不同溶胀度的聚合物，其中至少一种溶胀度较低的聚合物起骨架结构其能够给锂离子电池极片保留一定的膨胀空间，至少一种溶胀度较高的聚合物能够与极片很好的粘结。所述的粘结聚合物涂层包含粘结聚合物和粘结剂，体系为环保的水系。

所述粘结聚合物的溶胀度是指：将粘结聚合物溶解制成一定形状的样品，然后放入DMC/DEC/EC＝1:1:2的溶剂中在85℃下放置4h,测量前后的重量，溶胀度＝(溶胀后重量-溶胀前重量)/溶胀前重量x100％。

作为本发明所述的一种锂离子二次电池用隔离膜的一种改进，所述的粘结聚合物涂层的涂覆面积占到隔离膜总面积的10％～90％。部分涂覆能够减少涂层对隔离膜本体的孔堵塞，对锂离子电池性能无影响。

作为本发明所述的一种锂离子二次电池用隔离膜的一种改进，所述的隔离膜本体和粘结聚合物涂层之间还涂覆有无机粒子涂层，所述无机粒子涂层为氧化 钙涂层、氧化锌涂层、氧化镁涂层、二氧化钛涂层、二氧化硅涂层、二氧化锆涂层、二氧化锡涂层、二氧化铈涂层、三氧化二铝涂层、勃姆石涂层、碳酸钙涂层或者钛酸钡涂层中的任意一种或多种。

作为本发明所述的一种锂离子二次电池用隔离膜的一种改进，所述隔离膜本体为聚乙烯微孔薄膜或者聚丙烯微孔薄膜。

作为本发明所述的一种锂离子二次电池用隔离膜的一种改进，所述隔离膜本体为聚酰亚胺或无纺布。

作为本发明所述的一种锂离子二次电池用隔离膜的一种改进，所述粘接聚合物为聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)，聚丙烯腈(PAN)，聚氧乙烯(PEO)和聚甲基丙烯酸酯(PMMA)中的至少一种；

所述粘结剂为苯乙烯-丁二烯聚合物、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、羧甲基纤维素钠、丁二烯-丙烯腈聚合物、聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酸-苯乙烯中的任意一种或多种；

所述的粘接聚合物的溶剂为水。