[发明专利]弹性体复合材料点阵涂布复合隔膜及采用该隔膜的锂电池

说明书

弹性体复合材料点阵涂布复合隔膜及采用该隔膜的锂电池，该复合隔膜至少包括微多孔PE基膜和涂布于其表面的弹性体复合材料点阵涂层，点阵涂层采用三维橡胶固体网络骨架及高粘度的液体有机物和纳米级陶瓷粉体的液/固组合物填充于其间的微观结构；三维橡胶固体网络骨架提供可压缩变形和弹性恢复功能，弥散分布其间的高粘度液/固组合物起到与外部的电解液互通扩散、传质的功能；三维橡胶固体网络骨架主体材料采用加成型液体硅胶原料为橡胶组分、疏水型气相法白炭黑纳米粉体作为硅胶的补强剂、经85‑125℃热化学交联固化而成；复合隔膜在电池内部使用时具有优越的吸液和保液性能，可以提高锂电池的循环寿命和安全性。

技术领域

本发明属于锂离子电池用隔膜材料及锂离子电池技术领域。

技术背景

隔膜在锂离子电池(行业简称为锂电池)里面用于隔离开正、负极极片，起到防止物理短路、电子绝缘的功能、隔膜的微孔内浸润电解液后起到离子导体的作用，常规采用的聚烯烃隔膜材料包括干法单向拉伸的PP/PE/PP隔膜和湿法双向拉伸的PE微多孔隔膜，为防止热拉伸聚烯烃隔膜的热收缩和防止微刺穿，在基膜的表面可以施加单面或双面陶瓷涂层。

随着动力电池对于循环寿命要求的提高，现有的基膜及陶瓷涂层复合隔膜由于缺乏弹性变形的应力吸收机制，对于负极极片的充电膨胀和放电时的负极极片收缩、现有的隔膜材料缺乏相应的弹性跟随功能和应力吸收功能；另外传统的聚烯烃隔膜表面光滑，与极片之间的摩擦力较小，在电池于40-60℃环境下长期保持后或更高温度下，基膜的内应力会导致收缩，也会影响电池的极组之间的电解液保持能力和均匀性，充放电循环后高容量的动力锂电池时常会出现极片局部起皱褶或极片与隔膜的局部空间出现虚接触而循环跳水的现象、动力锂电池组的寿命大大缩短。

因此开发具有弹性跟随功能、降低锂电池内部应力的复合隔膜对于提高锂离子电池的循环寿命和安全性具有重要的现实意义。

目前有一种采用旋转喷涂PVDF-HFP乳液料浆到隔膜表面形成吸液溶胀功能的物理凝胶点阵涂层技术，由于旋转喷涂的均匀性受限制，批量生产的产品均一性控制较为困难，时常出现大颗粒和涂布不均的问题。另外PVDF-HFP共聚物在45-60℃高温长时间与电解液接触后除了正常的吸液溶涨形成物理交联的凝胶态聚合物、溶胀为具有一定的弹性体之外，PVDF-HFP共聚物还会出现部分低分子聚合物在电解液中溶解的问题，这对后续的快充等会造成影响、甚至出现溶解产物堵塞基膜的微孔而出现析锂等不安全现象。

为克服现有隔膜技术的缺点和提高电池的寿命和安全性，本发明设计一种化学交联的弹性体复合材料点阵涂布复合隔膜及采用该隔膜的锂电池，特提出本发明。

发明内容