[发明专利]一种复合隔膜及包含其的锂电池

说明书

本发明公开了一种复合隔膜及包含其的锂电池。该复合隔膜首次在膜基层内分散了热敏材料，发现其非但没有影响隔膜性质，而且当锂电池内部因放电而导致温度升高时，在温升的初始阶段，其中的热敏材料会受热膨胀，空隙增大，有利于电芯内部散热，缓解了锂电池内部的温升，进而提高了锂电池的倍率放电性能；同时，分散于膜基层中的热敏材料，能长时间起到温控调节的作用，维持锂电池内部具有适宜的温度范围，避免了因温度过高所引起的隔膜的破坏和安全隐患。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种复合隔膜及包含其的锂电池。

背景技术

锂电池包括目前处于研究热点的锂硫电池和已广泛应用的锂离子电池，此二者均是由正极、负极、隔膜和电解液组成。因其具有能量密度高和循环寿命长等优点，被大量应用于移动电子设备和动力装置中。然而近期频繁发生的锂电池爆炸事故，则警示人们需要进一步提高锂电池的安全性能。

分析上述锂电池爆炸事故的原因多在于电芯内部温度过高，热量来不及释放，引起锂电池整体温度过高，导致其热失控，随之出现气胀和漏液等恶化现象。为此，中国专利文献CN 102780025 A公开了一种涂覆了可热聚合的氟化物涂层的隔膜，当电池温度升高时，将会使电解质溶液中会产生气胀的有机溶剂、杂质与可热聚合的氟化物涂层结合，以防止该有机溶剂及杂质产生氢气、氧气及二氧化碳之类的气体，如此一来，即可避免出现气胀和漏液的现象，提高锂电池的安全性能。

然而，该技术中的氟化物涂层是直接涂覆于隔膜上，在锂电池运行前中期，虽然能通过涂层所发生的热聚合反应来降低电池内部温度，但是在锂电池运行后期，氟化物涂层逐渐被消耗掉，电池高温保护能力逐渐减弱，不能长时间起到高温保护能力，进而电芯内部热量不能有效散失，导致其倍率放电性能降低。与此同时，在隔膜上增加涂层，减弱了锂离子传输能力，同样降低了其倍率放电性能。

发明内容

为此，本发明所要解决的现有锂电池在长时间运行过程中，其内部温度升高过大，导致其倍率放电性能降低的缺陷，进而提供一种能将锂电池内部热量快速散失，降低其内部温度，提高其倍率放电性能的复合隔膜及包含其的锂电池。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明所提供的复合隔膜，包括膜基层，所述膜基层内分散有热敏材料。

现有技术中，为了应对锂电池在运行过程中其内部温度升高过大的缺陷，一般是在正极、负极或电解液中加入导电剂，或者在隔膜上设置涂层，而不会直接在隔膜中加入其它材料，因为本领域技术人员会认为额外加入的其它材料会影响隔膜的性质，进而影响锂电池的性能。然而，本发明所提供的复合隔膜，首次在膜基层内分散了热敏材料，发现其非但没有影响隔膜性质，而且当锂电池内部因放电而导致温度升高时，在温升的初始阶段，其中的热敏材料会受热膨胀，空隙增大，有利于电芯内部散热，缓解了锂电池内部的温升，进而提高了锂电池的倍率放电性能；同时，分散于膜基层中的热敏材料，能长时间起到温控调节的作用，维持锂电池内部具有适宜的温度范围，避免了因温度过高所引起的隔膜的破坏和安全隐患。

进一步地，以所述膜基层的总重计，所述热敏材料的添加量为5-15wt％，通过加入特定量的热敏材料优化了膜基层的散热性能，同时不影响复合隔膜的性能。

进一步地，所述热敏材料的耐热温度低于所述膜基层的闭孔温度，这样能在膜基层闭孔之前，热敏材料感受到温度的急剧增加，从而使其孔隙数量和尺寸增加，释放更多热量，增加散热效果，保证锂电正常工作。

进一步地，所述热敏材料的耐热温度为110-130℃。

进一步地，所述热敏材料为聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚砜、芳香族聚酰胺、聚芳酯、聚苯酯、聚芳醚酮、液晶聚合物和氟树脂中的至少一种。

进一步地，所述膜基层的厚度为12-20μm。