[发明专利]一种复合隔膜及其制备方法、锂离子电池

说明书

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种复合隔膜，包括经过电晕处理的基膜，所述基膜的一面设置有耐高温陶瓷涂层，所述基膜的另一面以及所述耐高温陶瓷涂层的表面均设置有水性粘结层；所述耐高温陶瓷涂层中包含陶瓷材料、耐高温粘结剂、分散剂、增稠剂、润湿剂和去离子水。另外，本发明还提供一种复合隔膜的制备方法及一种含有该复合隔膜的锂离子电池。相比于现有技术，本发明的复合隔膜在保证透气度的前提下，能提高锂离子电池的循环性能与安全性能。

技术领域

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种复合隔膜及其制备方法、锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应、环境友好等特点，目前已成为通讯、电动工具、电动车辆、航天航空等设备最为理想的移动储能电源，具有广阔的应用前景。

锂离子电池通常由正极片、负极片以及隔膜通过卷绕或者叠片的方式形成裸电芯，然后再经过封装、注液、化成等工序完成整个制作。其中，隔膜间隔设置于正极片和负极片之间，隔膜提供锂离子在充放电过程中的迁移通道，同时隔膜用于防止电池内部短路。

聚烯烃隔膜的价格低廉，在锂离子电池中获得了广泛的应用，但由于此类隔膜材料的耐热性较差，而且与电解液的亲和性较差，因而保液能力较差，对电池的使用性能造成了一定影响。目前，一般解决的方法是在隔膜表面复合陶瓷涂层。虽然经过陶瓷涂覆改性的聚烯烃隔膜在耐温和电解液浸润性上有了较大提高，但是随着锂离子电池比能量的进一步提高，客户对陶瓷隔膜的耐高温性能提出了更高的要求。此外，陶瓷涂层与电池极片之间的粘接力不好，会影响电池的循环性能以及倍率性能，电池也容易发软变形。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种复合隔膜，在保证透气度的前提下，该复合隔膜能提高锂离子电池的循环性能与安全性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种复合隔膜，包括经过电晕处理的基膜，所述基膜的一面设置有耐高温陶瓷涂层，所述基膜的另一面以及所述耐高温陶瓷涂层的表面均设置有水性粘结层；所述耐高温陶瓷涂层中包含陶瓷材料、耐高温粘结剂、分散剂、增稠剂、润湿剂和去离子水。

作为本发明所述的复合隔膜的一种改进，按照质量份数计，所述耐高温陶瓷涂层中包含30～50份陶瓷材料、1～5份耐高温粘结剂、0.2～2份分散剂、0.1～1.5份增稠剂、0.025～0.1份润湿剂和45～65份去离子水。

作为本发明所述的复合隔膜的一种改进，所述陶瓷材料为二氧化硅、三氧化二铝、氢氧化镁、氧化钙、勃姆石、二氧化钛和硫酸钡中的至少一种，所述陶瓷材料的中值粒径D50为0.01～1.1um。

作为本发明所述的复合隔膜的一种改进，所述耐高温粘结剂为甲基丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯-马来酸酐三元共聚物、甲基丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯-乙烯基咔唑三元共聚物以及聚酰亚胺衍生物中的一种。通过在粘结剂中引入马来酸酐、乙烯基咔唑等硬单元，可以提高粘结剂的受热稳定性，进而降低复合隔膜的高温热收缩率，而甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯等软单元可以保证粘结剂与陶瓷颗粒、基膜的粘结性。

作为本发明所述的复合隔膜的一种改进，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、海藻酸钠、羟丙基甲基纤维素与羟甲基纤维素锂中的至少一种；所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚氧化乙烯等非离子分散剂中的一种或几种；所述润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物、吐温-90、氟代烷基乙氧基醇醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、丁基萘磺酸钠、羟乙基磺酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种或几种。

作为本发明所述的复合隔膜的一种改进，按照质量分数计，所述水性粘结层中包含5～20份聚合物粒子、70～95份去离子水、0.01～1份增稠剂、0.5～3份粘结剂和0.005～0.025份消泡剂。