[发明专利]一种改善锂离子电池低温性能的复合隔膜及其锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种改善锂离子电池低温性能的复合隔膜，同时还涉及一种采用上述复合隔膜的制备方法，以及采用该复合隔膜的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有比能量高、质量轻、寿命长及无记忆效应等优点，并广泛应用于各种民用电子设备及其电动汽车、储能、移动电源等领域，同时随着人们对这些领域环境要求的提高，即要求这些锂离子电池在北方严寒地区或野外具有较高的低温充放电能力，尽管正负极极片是影响其锂离子电池的低温性能的主要因素，但是隔膜的化学稳定性，孔隙大小、与极片的接触性能及其浸润性等因素也会对锂离子电池的低温性能起到重要作用。由于隔膜主要起到防止正负极接触并允许离子传导的作用，其传导速率的快慢及其与电解液的浸润性会对电池的低温性能产生重要作用。

目前，商品化的锂离子电池中采用的主要是具有微孔结构的聚烯烃类隔膜材料，如聚乙烯 (Polyethylene,PE)、聚丙烯 (Polypropylene,PP) 的单层或多层膜。由于聚合物本身的特点，虽然聚烯烃隔膜在常温下可以提供足够的机械强度和化学稳定性，但在高温条件下则表现出较大的热收缩，从而导致正负极接触并迅速积聚大量热，造成安全隐患，并造成锂离子传输速率变低，影响其低温放电能力。虽然研究者通过在隔膜表面涂覆氧化铝材料制备出陶瓷隔膜以提高电池的安全性能，但是对锂离子电池的低温、倍率性能并未改善。比如专利（CN 103035866 A）公开了一种陶瓷隔膜及其在电池中的应用及含该陶瓷隔膜的电池，以改善锂离子电池的安全性能，但是由于隔膜表面涂覆的材质为氧化铝等陶瓷材料，其对锂离子的传输速率并未改善。因此开发出一种在提高锂离子电池安全性能的同时，又能提高锂离子电池的低温、倍率性能的复合隔膜显得非常必要，并应用于锂离子电池。

发明内容

针对目前锂离子电池安全性能差、低温性能差等方面存在的缺陷，本发明的目的是通过在隔膜表面涂覆功能性物质和含锂化合物，并制备出复合隔膜，应用于锂离子电池，以提高锂离子电池的安全性能和低温性能。

本发明的技术方案是：一种改善锂离子电池低温性能的复合隔膜，是由基材及其喷涂层组成，以重量份计，其厚度比为：基材：喷涂层=10～30：1～5；其中喷涂层物质由功能性物质5～10份，纳米导电剂1～5份，添加剂1～3份，粘结剂5～10份组成；其特征在于：所述的基材为聚乙烯、聚丙烯的单层膜或多层膜，膜层厚度为10～30μm。

所述的添加剂为10～40份氟化锂和60～90份四氟硼酸锂组成。

所述的粘结剂为聚偏氟乙烯、海藻酸钠中的一种。

所述的功能性物质为含氮磷的有机化合物，是三聚腈胺焦磷酸盐、多聚磷酸铵 (APP)、三聚氰胺多聚磷酸酯、三苯基磷、苯基磷二酰胺、二苯基磷中的一种。

所述的喷涂层是通过喷涂液干燥制备而成，喷涂液还包含溶剂；所述溶剂的用量为，功能性物质：溶剂=5～10：100；所述的溶剂为N-甲基吡咯烷酮、四氯化碳、甲苯、二硫化碳或C5-C6的烷烃。

一种改善锂离子电池低温性能的复合隔膜，其制备方法为：

1）、喷涂液的制备：在惰性气氛条件下，将5～10份粘结剂添加到100份有机溶剂中，搅拌1h后，得到均一溶液，之后依次添加1～5份导电剂、1～3份添加剂和5～10份功能性物质，最后得到喷涂复合液；

2）、复合负极极片的制备：通过凹版印刷技术将喷涂复合液涂覆在隔膜基材A表面，干燥完毕后，得到复合隔膜。

所述的复合隔膜应用于锂离子电池。

本发明的有益效果：在隔膜基材表面涂覆一层功能性物质，在电池温度高时，功能性物质可以讲热量吸收，作为反应嫡，为其它化学反应提供能量，同时功能性物质可以储存能量，在低温条件下可以释放出来，提高其低温性能。外层涂覆层含有锂化合物，在充放电过程中不但提供充足的锂离子提高其锂离子的传输速率，而且氟化锂和四氟硼酸锂具有在低温条件下低温导电率高、提高材料结构稳定性及其与电解液相容性高等特性，从而提高其锂离子电池的低温充放电能力。

附图说明

图1是实施例1的低温放电电压-容量保持率曲线图。

具体实施方式