[实用新型]一种涂覆复合锂电池隔膜

说明书

本实用新型公开了一种涂覆复合锂电池隔膜，其特征在于：包括PET无纺布层，以及涂覆在PET无纺布层双面上的陶瓷层，所述PET无纺布层的内部附着有陶瓷粒子，所述PET无纺布层的厚度为15～20μm，所述陶瓷层掺杂陶瓷粒子，所述陶瓷层以羧甲基纤维素为粘结剂，所述陶瓷层的厚度为2～4μm。本实用新型采用三氧化二铝纳米颗粒形成的涂覆孔隙率高，对电解液有良好的保液能力，有利于正负极与隔膜紧密接触，降低界面阻抗，提高离子导电率，提高锂电池容量、循环性能和倍率性能；采用羧甲基纤维素不仅起到粘结作用，还具有极强的分散作用；同时PET无纺布层具有较高的热稳定性。本实用新型的涂覆复合锂电池隔膜具有高热稳定性和对电解液有良好的润湿性和保液性。

技术领域

本实用新型涉及锂电池隔膜技术领域，具体为一种涂覆复合隔膜。

背景技术

隔膜是锂离子电池四大关键组件之一，传统的聚烯烃隔膜对电解液的润湿性不好，不能较好地吸收电解液，因此离子电导率低。

对于电池的性能，特别是安全性影响很大，在电池处于非正常工作状态或者外界温度高于120℃时，由于电池内部温度升高可能会引起隔膜收缩或者软化，将直接导致电池内部短路，使电池存在安全隐患，从而可能引发起火或者爆炸等安全事故。因此有必要提供一种新的隔膜来解决上述问题。

发明内容

为了制备性能更好的锂电池隔膜，一方面需要对电解液有较好的吸液和保液能力，一方面要有较高的稳定性，包括耐热稳定和耐化学腐蚀性，同时在工艺方面解决环境污染及成本高的问题。为了提高隔膜耐热性，可通过制备复合多层材料，如CN201720092650.2、CN 201721306659.5，而本实用新型采用陶瓷颗粒不仅使PET无纺布基膜中的大孔填充比较充分, 又保证了足够的离子通路和吸液保液性，同时PET基膜熔点高于220℃, 进一步提高锂电池隔膜的安全性能，并采用非有机溶剂的加工方法，更加安全、环保，降低了成本。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种涂覆复合锂电池隔膜，包括PET无纺布层，以及涂覆在PET无纺布层双面上的陶瓷层，所述PET无纺布层的内部附着有陶瓷粒子，所述PET无纺布层的厚度为15～20μm，所述陶瓷层掺杂陶瓷粒子，所述陶瓷层以羧甲基纤维素为粘结剂，所述陶瓷层的厚度为2～4μm。

本实用新型的涂覆复合锂电池隔膜的制备过程为：

（1）将羧甲基纤维素(CMC)加入超纯水，进行超声处理，然后将三氧化二铝（Al₂O₃）颗粒加入到CMC溶液中，得到均匀水性浆料；（2）将PET无纺布浸渍在均匀水性浆料中，置于100℃真空烘箱中烘干、热压30min，得到Al₂O₃陶瓷涂层的涂覆复合锂电池隔膜。

作为一种优选方案，所述步骤（1）中水性浆料中羧甲基纤维素与三氧化二铝（Al₂O₃）颗粒质量比1:20～1:15。

作为一种优选方案，所述步骤（1）中Al₂O₃颗粒的粒径为20～40nm。

本实用新型具有以下有益效果：

（1）三氧化二铝纳米颗粒粒径小、比表面积大、形成的涂层孔隙率高，同时涂层材料对电解液有良好的保液能力，有利于正负极与隔膜紧密接触，降低界面阻抗，提高离子导电率，提高锂电池容量、循环性能和倍率性能。

（2）无机粒子硬度高、熔点高，在表面形成刚性涂层，有利于提高穿刺强度和热稳定性，同时PET基膜具有较高的热稳定性。

（3）本实用新型采用非有机溶剂的加工方法，解决环境污染及成本高的问题。

（4）羧甲基纤维素由于其内部含有羧酸阴离子和羟基两种官能团，是一种高效的水溶液分散增稠剂，不仅起到粘结作用，还具有极强的分散作用。