[发明专利]一种不对称涂覆复合隔膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种不对称涂覆复合隔膜及其制备方法和应用。所述不对称涂覆复合隔膜包括基膜以及分别涂覆于基膜A面和B面上的成分及功能不同的涂层；所述不对称型涂层包括至少一层涂覆于基膜一面的无机功能层以及至少一层涂覆于基膜另一面的有机功能层；其中，所述无机功能层包括无机离子导体，所述有机功能层包括有机聚合物。本发明还提供了上述不对称涂覆复合隔膜的制备方法及其在锂离子电池中的应用。本发明通过不对称涂布于基膜两面的无机离子导体功能层和有机聚合物功能层，实现不同功能层的协同作用，达到降低隔膜与电极间的界面阻抗、提高隔膜热稳定性、吸液率及离子电导率等特性的目的。

技术领域

本发明涉及隔膜技术领域。更具体地，涉及一种不对称涂覆复合隔膜及其制备方法和应用。

背景技术

在锂离子电池中，隔膜作为锂电池的关键材料之一，主要起到隔绝正负极材料，传导锂离子的作用，其性能的优劣直接决定着锂离子电池的比能量密度、循环性能和安全性能。

目前市场上大多采用在聚烯烃类隔膜上涂覆陶瓷层来改善隔膜的热稳定性，例如CN 206758535 U中通过提供一种改性氧化铝陶瓷涂覆隔膜，提高了氧化铝陶瓷涂覆隔膜的热稳定性和吸湿保液性，提高了锂电池隔膜的安全性能、倍率放电及安全性能。CN107611326A通过在水性浆料中使用环糊精类化合物作为水性粘结剂，降低水性陶瓷粉末涂覆隔膜的吸水性，提高锂离子电池的耐热性能以及大倍率充放电效率。并且避免了有机溶剂的使用，不仅安全环保，且降低了生产成本。CN109411681A中通过在正极侧引入无机陶瓷颗粒和在负极侧引入硫化聚丙烯腈，提高了隔膜的热稳定性，有效抑制锂枝晶的生长。现有技术在隔膜表面涂覆陶瓷涂层，尽管能有效提高隔膜的热稳定性，然而也会增加电池阻抗，使电池数据的重现性变差。对于比能量更高的三元体系来说更是如此，这也是三元材料未能大规模应用的制约因素。

因此，本发明提供了一种不对称涂覆复合隔膜及其制备方法和应用，以解决上述存在的技术问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种不对称涂覆复合隔膜。该不对称涂覆复合隔膜在锂离子充放电过程中能为其提供传输通道，提高对锂稳定性，具有较高的离子电导率以及较低的界面阻抗。

本发明的第二个目的在于提供一种不对称涂覆复合隔膜的制备方法。本发明通过在隔膜两侧分别涂覆无机离子导体涂层和有机聚合物涂层，成功制备不对称涂覆复合隔膜。

本发明的第三个目的在于提供一种不对称涂覆复合隔膜的应用。

本发明的第四个目的在于提供一种无机涂料。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种不对称涂覆复合隔膜，所述不对称涂覆复合隔膜包括基膜以及涂覆于基膜上的不对称型涂层；所述不对称型涂层包括至少一层涂覆于基膜正极侧的无机涂层以及至少一层涂覆于基膜负极侧的有机涂层；其中，所述无机涂层包括无机离子导体，所述有机涂层包括有机聚合物。

优选地，所述无机涂层的原料包括以下组分，按重量份数计：

优选地，所述无机离子导体为磷酸锗铝锂、磷酸钛铝锂和锂镧锆氧中的一种或几种。

优选地，所述粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)。

优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯(DBP)。

优选地，所述偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)。

优选地，所述润湿分散剂为BYK111。

优选地，所述润湿剂A为BYK307。

优选地，所述溶剂为有机溶剂；进一步地，所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)。