[发明专利]一种电池隔膜、其制备方法及电池

说明书

本发明提供了一种电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：制备涂覆浆料、涂覆、凝胶和清洗干燥；本发明还提供一种根据上述方法制备的电池隔膜，包括多孔基膜和涂覆在所述多孔基膜的至少一面的自支撑涂层，所述自支撑涂层为多孔结构，所述自支撑涂层包括20‑55wt％的粘结剂和45‑80wt％陶瓷颗粒，所述粘结剂为间位芳纶、对位芳纶和聚酰亚胺中的至少一种，所述电池隔膜满足4μm≤T₁，其中，T₁为自支撑涂层的厚度。本发明解决了电池隔膜在高温下无法自支撑的问题，提供一种在高温下可以实现自支撑的电池隔膜及其制备方法。

技术领域

本发明涉及一种电池隔膜、其制备方法及电池。

背景技术

动力电池在大功率输出性能和安全性方面的需求对锂电池提出了重大挑战，在大功率放电过程中，电池局部温度达到100℃左右就可以引起负极固体电解质界面保护膜(SEI膜)分解并释放热量，使电池进一步升温并引发有机电解液等物质的分解和隔膜的融化，导致正、负极直接反应甚至爆炸。电池使用过程中遭受穿刺或撞击也可导致电池电流剧增，并导致温度迅速升高，使电池隔膜经受高温状态。因此，动力锂电池的安全运行需要隔膜具有更高的强度、更好的热尺寸稳定性和热化学稳定性。隔膜的热尺寸稳定性，要求隔膜在一定的高温环境下无明显形变，且无明显机械强度的损失，具有较高的热安全温度。

为了提高隔膜在高温下的尺寸稳定性，对基膜施加涂层成为当前的主要的手段，涂层以陶瓷涂层为主，辅以其他各种功能性涂层。然而，当前的陶瓷涂层需要以基膜为骨架，依靠基膜成型于正、负极板之间；当基膜融化后，即使电池隔膜的温度未达到陶瓷涂层的破膜温度，陶瓷涂层也会因失去了基膜的支撑作用，无法继续支撑于正、负极板之间，从而使电池隔膜无法在高温下继续分隔电池的正、负极板。

发明内容

本发明提供一种电池隔膜，包括多孔基膜和涂覆在所述多孔基膜的至少一面的自支撑涂层，所述自支撑涂层为多孔结构，所述自支撑涂层包括20-55wt％的粘结剂和45-80wt％陶瓷颗粒，所述粘结剂为间位芳纶、对位芳纶和聚酰亚胺中的至少一种；所述电池隔膜满足式1，

式1：4μm≤T₁

其中，T₁为自支撑涂层的厚度；T₁的厚度为单层自支撑涂层的厚度。

在现有的由陶瓷颗粒和聚合物材料形成的陶瓷涂层中，由于陶瓷颗粒的耐热性要优于常用的聚合物材料，因此，为了提高电池隔膜的耐高温性能，现有的陶瓷涂层中通常以陶瓷颗粒作为主要成分，而聚合物材料含量非常低(约占陶瓷涂层的10wt％以下，过高的聚合物材料含量容易降低陶瓷涂层的孔隙率，导致离子难以通过陶瓷涂层)且仅仅起到粘结作用。此外，由于高温聚合物粘结剂(熔点高)的粘结性能通常要低于低温聚合物粘结剂(熔点低)的粘结性能，因此，为了使得电池隔膜具有更高的强度，现有技术通常选用低温聚合物作为粘结剂。而本发明的发明人经过深入研究后发现，现有技术的这种陶瓷涂层虽然能够在一定程度上提高锂离子电池隔膜的耐热性能，但是一方面由于聚烯烃基膜在高温下容易收缩甚至融化，另一方面由于低温聚合物粘结剂的低熔点特性，其在高温下也容易融化，无法保持陶瓷涂层的完整性，最终容易导致正、负极板直接接触引发安全事故。