[发明专利]一种无孔隔膜及其应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料和电池技术领域，具体涉及一种无孔隔膜及其应用。

背景技术

为了提高电池的能量密度，将水溶液电解质改为有机电解质，这样电池的工作电压可以大幅度超过水的理论分解电压1.23V(YupingWu,Lithium-IonBatteries:FundamentalsandApplications,CRCPress-Taylor&Francis,NewYork,2015)。在使用有机电解质的一次或者二次电池中，目前性能比较理想的为锂电池。锂电池作为一种新型化学电源，具有能量密度高、环境友好、无记忆效应等优点，自其商品化以来已广泛应用于笔记本电脑、数码相机、手机等各种便携式电子设备中，同时其也是混合动力电动汽车(HEV)、插电式混合动力电动汽车(PHEV)，纯电动汽车(EV)及小型智能电网的理想储能设备之一。然而，由于LiPF₆系有机电解液(对水份敏感，易燃，易引起电池爆炸)的广泛应用使得大容量锂离子电池的安全性和可靠性受到质疑。同时，由于其使用的隔膜为多孔聚合物如聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚等材料（例如日本发明专利号JP2000344325，发明人：LundquistJosephT等，名称“Lithiumbattery”，申请日期1986年5月15日；美国发明专利申请号US20000546266，发明人：ZhangZhengming，名称“Separatorforahighenergyrechargeablelithiumbattery”,申请日期2000年4月10日；中国发明专利申请号CN201510240715.9，发明人：王罗新等，名称“一种熔喷聚苯硫醚无纺布锂电池隔膜及其制备方法”，申请日期2015年5月13日），而这些经典隔膜的孔隙率必须超过30%才能得到较佳的电化学性能，因此即使在其表面涂覆了陶瓷（中国发明专利申请号CN201410445356.6，发明人：吴术球等，名称“陶瓷和凝胶聚合物多层复合的锂电池隔膜及其制备方法”，申请日期2014年9月2日；中国发明专利申请，发明人：伍伯林、许静、白守萍，名称“一种锂电池用复合隔膜及其制备方法和包括该复合隔膜的锂电池”，申请日期2012年7月17日；德国专利申请号DE201110105956，发明人：DaimlerA，名称“Methodformanufacturingceramicseparatorforlithiumionbattery,involvesprovidingthewater-repellingsubstanceonthesurfaceofceramicparticlesofseparator”，申请日期2011年6月29日；美国专利申请号US20090620150，发明人：KimDong等，名称“Methodforpreparingcross-linkedceramic-coatedseparatorcontainingionicpolymer,ceramic-coatedseparatorpreparedbythemethod,andlithiumsecondarybatteryusingthesame”，申请日期2009年11月17日），如果有少量金属等异物引入，由于其依然有大量的孔隙结构，无法解决微短路的问题，经常导致锂电池的大规模召回。例如东芝电脑网络(上海)有限公司将自2016年1月28日起，召回部分从日本进口的东芝笔记本电脑电池，原因是由于电芯材料中混入了不恰当的材料（铁），在电池充放电的过程中可能会造成微短路。