[发明专利]一种耐高温多种涂层的锂离子电池隔膜及其制备方法

说明书

一种耐高温多种涂层的锂离子电池隔膜，属于电池隔膜的技术领域，包括由单面或双面涂布有涂布浆料的电池隔膜构成的涂层膜，在涂层膜的单面或双面涂布有浆料附加层，所述浆料附加层包括至少一层由涂布浆料构成的涂层。本发明还提供了耐高温多种涂层的锂离子电池隔膜的制备方法，该电池隔膜既具备涂层隔膜对电池带来的较高的安全性，同时又能够耐高温，减小高温条件下隔膜的收缩率，增加电池的整体寿命，且能提高隔膜与电解液的亲和性，能够保证隔膜被电解液充分溶胀有助于延长电池的循环寿命。

技术领域

本发明属于电池隔膜的技术领域，涉及一种耐高温的锂离子电池隔膜，具体涉及一种耐高温多种涂层的锂离子电池隔膜及其制备方法。本发明锂离子电池隔膜耐热收缩性好，安全性高，热稳定性好，隔膜使用寿命长；本发明制备方法简单、易操作，制备的锂离子电池隔膜机械性能好。

背景技术

锂电池具有比能量高、体积小、重量轻、自放电少、长循环寿命、无污染等优点，得到了越来越广泛的应用，市场延伸到移动手机、手提电脑、数码摄像、电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、储能、航空航天、军车舰船、武器等诸多领域，是新能源产业的重要组成部分。

锂离子电池由正、负极材料、电解液、隔膜以及电池外壳组成。隔膜作为电池的“第三极”，是锂离子电池中的关键内层组件之一。电池隔膜在锂电池中的基本作用为隔开正负极，并且吸附电解液允许锂离子通过。3C产品包括计算机、通信和消费类电子产品，是锂电池应用的主要领域，对于3C产品的锂电池，仅使用PP隔膜和PE隔膜，其性能就能得到较好的满足。但是随着电动汽车的不断发展，锂电池的性能必须进一步提升才能满足电动汽车的要求,比如在安全性、充放电性能、循环性能及倍率性等方面，电动汽车用锂电池就比3C产品用锂电池有更加严格的要求。

目前大多数锂离子电池隔膜采用聚烯烃材料制造的微孔膜，尤其是消费类锂离子电池所用隔膜。由于各行各业对大功率、高速充放电锂离子电池的迫切需求，在使用过程中人们逐渐认识到该隔膜存在如下缺陷：促进枝状晶体析出容易刺破隔膜造成短路；电解液的润湿度低从而造成锂离子导电率低；耐温性能差，在过度充放电时往往产生的高温使隔膜大量收缩甚至融化，造成电极直接接触短路，从而引发火灾甚至爆炸造成人员伤害。尤其是动力锂离子电池，对隔膜的孔隙率、电解液润湿度、耐温性能、力学性能提出了更高的要求，单层聚烯烃隔膜已经不能满足锂电池使用和安全的需要，它制约了锂离子电池及相关行业的发展。

锂电池中的金属Li电极存在着很多的问题，主要是循环寿命短和安全问题，Li+在金属Li的表面析出时，由于局部极化的存在，很容易形成Li枝晶，即便是在目前广泛采用的石墨负极上，在大电流充电，过充和低温充电等恶劣情况下，仍然会出现Li枝晶的析出问题。严重的Li枝晶会刺穿隔膜，导致正负极短路，引发安全问题。即使Li枝晶不引发安全问题也会造成电池容量的损失，当Li枝晶生长到一定的长度，就会发生断裂，形成死Li，造成不可逆的容量损失。

目前在提高锂电池隔膜性能方面的发展研究以改善隔膜表面性质和调整隔膜基体材料为主。在改善隔膜表面性质方面主要的研究方向是隔膜涂布处理就是在隔膜表面涂覆一层陶瓷材料，就目前情况来看陶瓷涂布隔膜是提高锂电池安全性的最有效方式，隔膜涂布陶瓷后可有效地提高隔膜的耐热收缩性、安全性、热稳定性以及改善隔膜的机械强度，从而延长隔膜的使用寿命。但是传统涂层膜涂层与正负极直接接触，难以避免会有一些副反应的发生。为了进一步使电池隔膜的性能满足动力锂电池的要求，新型锂电池隔膜的制备方法如多层隔膜复合锂离子电池隔膜得到越来越多的关注。

就目前来说传统涂布隔膜的抗锂枝晶穿透能力、耐高温性以及耐热收缩率在一定温度条件下不能够满足要求，因而，越来越多的关注将重点放在了复合隔膜领域，但是现有的复合隔膜基本都是在电池隔膜的单面或双面涂布一层涂布浆料，来构成复合层，用以满足对隔膜的需求，但是该种方式的涂料涂层无论厚度的薄厚均会导致电池的阻抗增加，制约了锂离子电池及相关行业的进一步发展。

发明内容