[发明专利]一种锂离子电池用复合涂层隔膜、锂离子电池

说明书

本发明涉及一种锂离子电池用复合涂层隔膜、锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。本发明的锂离子电池用复合涂层隔膜，包括隔膜基材和设置在隔膜基材一面的复合涂层，所述复合涂层包括设置在隔膜基材上的二氧化硅涂层以及设置在二氧化硅涂层上的第一勃姆石涂层。本发明的锂离子电池用复合涂层隔膜的二氧化硅涂层能够避免锂枝晶继续快速增长后刺破隔膜引发电池出现性能衰减和安全问题，涂覆于二氧化硅涂层表面的第一勃姆石涂层避免了锂枝晶出现前，二氧化硅与负极表面金属锂的反应，防止电池有效锂的过度损失，并且能够延缓锂枝晶的进一步增长，从而有效延长电池的使用寿命和降低电池安全事故的发生。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池用复合涂层隔膜、锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

锂离子电池具有较高能量密度，尤其是动力电池。保证电池安全性，是电池生产和应用的关键。锂离子电池在使用过程中，锂枝晶的形成难以彻底避免，影响其形成的不确定因素较多，是电池在使用过程中的潜在隐患。

锂枝晶生长是影响锂离子电池安全性和稳定性的根本问题之一。锂枝晶的生长会导致锂离子电池在循环过程中电极和电解液界面的不稳定，破坏生成的固体电解质界面(SEI)膜，锂枝晶在生长过程中会不断消耗电解液并导致金属锂的不可逆沉积，形成死锂造成低库伦效率；锂枝晶的形成甚至还会刺穿隔膜导致锂离子电池内部短接，造成电池的热失控引发燃烧爆炸。

由于锂离子电池石墨负极的表面的不平整性，给锂枝晶的形成提供了场所和便利。锂枝晶沉积在隔膜和负极的接触部位，生长方向是沿着从负极到隔膜的走向，使得锂枝晶在不断形成的过程中极易刺穿隔膜基材。如现有技术中，授权公告号为CN205406613U的中国实用新型专利公开了一种软陶瓷锂离子电池隔膜，包括聚烯烃微孔膜基层；所述聚烯烃微孔膜基层的上表面和/或下表面覆设软陶瓷层，所述软陶瓷层为勃姆石颗粒层。该软陶瓷隔锂离子电池隔膜硬度低，在使用过程中容易被锂枝晶刺穿聚烯烃微孔膜基层，导致电池短路，安全性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种高安全性的锂离子电池用复合涂层隔膜。

本发明还提供了一种高安全性的锂离子电池。

为了实现以上目的，本发明的锂离子电池用复合涂层隔膜所采用的技术方案是：

一种锂离子电池用复合涂层隔膜，包括隔膜基材和设置在隔膜基材一面的复合涂层，所述复合涂层包括设置在隔膜基材上的二氧化硅涂层以及设置在二氧化硅涂层上的第一勃姆石涂层。

本发明的锂离子电池用复合涂层隔膜的复合涂层包括二氧化硅涂层和第一勃姆石涂层；二氧化硅涂层先涂覆于隔膜基材表面，第一勃姆石涂层涂覆在二氧化硅涂层上。隔膜在制作电芯时，复合涂层与负极活性材料相对，电池使用过程中在负极与电解液界面产生的锂枝晶会不断增长，枝晶与二氧化硅涂层接触时会发生如下反应：

SiO_x+yLi+ye→Si+Li_yO_x；

yLi+SiO_x→Li_ySiO_x；

通过以上反应，锂枝晶的增长得到一定程度的遏制，避免锂枝晶继续快速增长后刺破隔膜引发电池出现性能衰减和安全问题。此外，涂覆于二氧化硅涂层表面的第一勃姆石涂层避免了锂枝晶出现前，二氧化硅与负极表面金属锂的反应，防止电池有效锂的过度损失；并且能够延缓锂枝晶的进一步增长，从而有效延长电池的使用寿命和降低电池安全事故的发生。

所述锂离子电池用复合涂层隔膜还包括设置于所述隔膜基材另一面上的第二勃姆石涂层。第二勃姆石涂层使得复合涂层隔膜兼具常规陶瓷涂覆隔膜综合性能。同时，第二勃姆石涂层的存在能够平衡基材两侧的表面张力，使得复合涂层隔膜在高温环境下不会出现单面涂覆隔膜常见的受热卷曲现象，避免可能出现的正负极片接触短路。