[发明专利]一种有机涂层/聚乙烯复合隔膜及其制备方法、锂离子电池

说明书

本发明提供了本发明提供了一种聚乙烯复合隔膜，包括聚乙烯基膜；复合在聚乙烯基膜至少一面上的聚乙烯蜡涂层。本发明采用了聚乙烯蜡涂层，该有机涂层与PE基膜相容性好，有效的降低了隔膜的闭孔温度，改善聚乙烯隔膜的闭孔性能，提高了电池的安全性能，在应对较薄的聚乙烯基膜时，通过有机涂层结构可减少聚乙烯基膜的针孔、微裂纹等缺陷，增加孔隙曲折度，降低电池自放电，在保证隔膜的综合性能不受影响，甚至更优的前提下，具有较薄的隔膜厚度，进而实现PE隔膜的薄型化。而且本发明提供的聚乙烯蜡浆料纯度高、稳定性好、易于规模化生产成本低，且易与其他的功能涂层复合，适合工业化生产，为解决湿法PE隔膜薄型化问题提供了可行性方案。

技术领域

本发明属于锂离子电池隔膜材料技术领域，涉及一种聚乙烯复合隔膜及其制备方法、锂离子电池，尤其涉及一种有机涂层/聚乙烯复合隔膜及其制备方法、锂离子电池。

背景技术

锂离子电池作为纯电动新能源汽车的核心部件，锂离子电池安全问题已成为限制其进一步发展的关键指标之一。造成锂离子电池安全事故的原因除电池组设计缺陷、使用过程滥用及外部环境冲击外，主要与单体电池的组成、设计及制造工艺有关，其中电池组成对安全性能的影响尤为关键。隔膜作为锂离子电池的四大主材之一，对锂离子电池综合性能有着重要影响，尤其是在安全性能方面，隔膜位于正极与负极之间，起防止电池短路和提供电解质离子通道的作用。对锂离子电池热失控反应动力学机制研究发现，整个过程可分为三个阶段：(1)电池内部热失控阶段，由于加热、短路等原因使电池内部温度上升至100℃左右，阳极SEI膜开始分解，嵌入石墨的锂与电解液发应，将电池内部进一步推高。(2)电池鼓胀过程，当电池温度升至200℃，阴极材料分解，释放大量的热和气体，250～350℃嵌锂态阳极开始与电解液发生反应。(3)电池整体热失控，该阶段随着锂离子电池内压剧烈升高，电池外包装被冲破，外界氧气、电解液蒸汽以及各种反应产生的可燃性烟气/可燃性烟汽发生燃烧反应，进而燃烧起火，导致锂离子电池整体热失控。在锂离子电池热失控过程中，隔膜的作用主要体现在第一阶段，聚烯烃类隔膜发生熔融，孔结构闭合，阻止锂离子传输，电池断路，从而限制锂离子电池进一步的热失控。

因而，隔膜在锂电池组件中的重要性日益提高，同时其对锂电池的影响也日趋受到重视。影响隔膜性能的关键指标包括厚度、透气率、孔隙率、闭孔温度、热稳定性、浸润性、拉伸强度和穿刺强度等。目前，商用锂离子电池隔膜的主要材质为聚烯烃类，根据制备工艺的不同，可分为湿法隔膜和干法隔膜。受锂离子电池向高能量密度发展趋势的影响，湿法工艺制备的聚乙烯隔膜(PE膜)在薄厚度控制方面的优势日益突出。但是随着隔膜厚度的降低，必然对隔膜的其他性能产生较大影响，通常采用涂覆氧化铝、勃姆石等无机陶瓷材料来改善隔膜的热稳定性和电解液浸润性等性能。采用陶瓷涂层虽能在一定程度上弥补隔膜厚度变薄带来的缺陷，但闭孔性能差、针孔/微裂纹缺陷多等问题仍难以解决。

因此，如何找到一种合适方法，能够解决现有的隔膜中，存在的上述问题，在保证产品综合性能不受影响的前提下，还能够具有较薄的隔膜厚度，已成为业内亟待解决的关键技术问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种聚乙烯复合隔膜及其制备方法、锂离子电池，特别是一种有机涂层/聚乙烯复合隔膜。本发明提供的有机涂层/聚乙烯复合隔膜，在实现PE隔膜的薄型化的基础上，有机涂层与PE基膜相容性好，能够降低隔膜的闭孔温度，改善聚乙烯隔膜的闭孔性能，提高电池安全性能。

本发明提供了一种聚乙烯复合隔膜，包括聚乙烯基膜；

复合在聚乙烯基膜至少一面上的聚乙烯蜡涂层。

优选的，所述聚乙烯蜡涂层具有叶片状、花瓣状和类球状的聚乙烯蜡颗粒中的一种或多种叠排列分布的微观形貌；

所述聚乙烯蜡涂层的厚度为0.3～3μm；

所述聚乙烯基膜为微孔膜。

优选的，所述聚乙烯蜡的分子量为1000～10000；