[发明专利]一种锂离子电池Janus隔膜

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，为解决传统锂离子电池隔膜容易引发电池内部短路，不能满足正、负极片特定需求的问题，提供了一种锂离子电池Janus隔膜，所述锂离子电池Janus隔膜由耐高温支撑层和负载于耐高温支撑层两侧的极性功能层和非极性功能层组成。本发明的锂离子电池Janus隔膜能够促进负极表面形成更加稳定优质的SEI膜，有利于正极材料发挥更高的容量和倍率性能，从而提升电池的安全性以及高温循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池Janus隔膜。

背景技术

隔膜，锂离子电池的四大关键组成之一，在电池内部起着隔离正极与负极、提供离子传输通道的基本功能，通常为具有多孔结构的聚烯烃薄膜。聚烯烃基材的多孔膜，如PE、PP，是当前锂离子电池隔膜市场的主流产品。一方面，由于分子结构中缺乏刚性基团，聚烯烃隔膜具有严重的热收缩特性，容易引发电池内部短路；另一方面，由于分子结构中缺乏极性基团，聚烯烃隔膜的电解液浸润性较差，影响了电池的注液效果和离子传输能力，同时隔膜与极片之间不存在粘合作用，不能有效抑制电池在充放电过程中由于体积变化导致的结构失效。隔膜的两个表面具有基本相同的物化化学性质，不能满足正极片或者负极片对隔膜的特定需求。

为了解决上述问题，现有的技术方案是在聚烯烃隔膜的表面构造氧化铝陶瓷或PVDF聚合物涂层，亦或在聚烯烃基膜表面同时构造陶瓷涂层和聚合物胶层。但是，陶瓷涂层中的纳米氧化铝颗粒容易脱落，堵塞隔膜孔结构、刺穿隔膜或则极片；涂胶隔膜中的PVDF涂层对正极片具有较强的粘结力，对负极片则粘结力不足；此外，现有的隔膜制备过程复杂，成本较高。

中国专利文献上公开了“锂离子电池隔膜及其制备方法、锂离子电池”，其申请公布号为CN106299209A，该发明的锂离子电池隔膜包括PVDF-HFP基体以及均匀分布在PVDF-HFP基体中的微孔，所述隔膜的孔隙率为40～80％，该隔膜不仅能够溶于常见的电解液中，而且由于所述隔膜具有较好的孔隙率，隔膜与电解液的接触面积增大，隔膜对电解液的吸收率高。但是，该发明的锂离子电池隔膜两个表面具有基本相同的物化化学性质，不能满足正极片或者负极片对隔膜的特定需求。

发明内容

本发明为了克服传统锂离子电池隔膜容易引发电池内部短路，不能满足正、负极片特定需求的问题，提供了一种耐高温、兼具极性和非极性功能层的锂离子电池Janus隔膜。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂离子电池Janus隔膜，所述锂离子电池Janus隔膜由耐高温支撑层和负载于耐高温支撑层两侧的极性功能层和非极性功能层组成。

Janus：在同一介观体系中，具有两种截然不同的组成与物理(或化学)性质的一类材料，通常具有明确分区结构，且具有双重性质如亲水/疏水、极性/非极性，是材料科学的重要研究方向。所述Janus隔膜，指两个表面具有显著不同的物理化学性质的隔膜。所述极性功能层的表面分子结构中至少含有-C＝O-，-C-O-C-，-OH，-COO-，-COOH，-SO₃H，-NH₃，-NH₂-，-NHCO-，-NO₂等极性官能团中的一种；所述非极性功能层的表面分子结构中至少含有-CH₃，-CF₃，-CH₂-，-CF₂-，-CCl₂-，-CH₂-CF₂-，-O-CH₃，-O-CH₂-等非极性官能团中的一种。