[发明专利]复合隔膜及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明涉及一种复合隔膜及其制备方法和锂离子电池，所述复合隔膜为内层具有一层以上聚烯烃多孔基膜、最外层为有机粘结膜的多层结构；所述复合隔膜至少还包括一层纤维膜，所述纤维膜设置在所述聚烯烃多孔基膜与所述有机粘结膜之间；其中，每平方厘米所述有机粘结膜在与之相邻的内层膜结构上的覆盖率为10％‑50％。本发明的复合隔膜，可以保证隔膜具有较高的机械强度和较低的透气值，为锂离子的快速传输提供了路径。同时，有机粘结膜的设置还增加了隔膜与正负极极板之间的粘结性。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种复合隔膜及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因其具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应且绿色环保等特点，在二次电池领域具有很强的竞争力，广泛适用于手机、笔记本电脑等电子产品领域，同时在电动汽车、大型储能设备等领域的应用也逐步增加。锂离子电池隔膜作为其重要部件，对锂离子电池的电性能、安全性能都有很大影响。

因此，为改善锂离子电池的电性能、安全性能等，科研人员开始致力于研究多种功能型复合隔膜。例如，为了改善锂离子电池的安全性能，在有机材料中混入无机陶瓷材料，无机颗粒之间会形成空隙，降低了隔膜的透气值。但是随着涂覆厚度的增加，隔膜透气值会明显增加，不利于锂离子电池中锂离子的导通，从而使得电池的性能变差。另外，还有研究通过湿热凝胶固定无纺布得到隔膜，用以解决电池使用过程中的微粉短路和枝晶短路的问题。但是由于无纺布纤维的在凝胶树脂中无规分布，导致隔膜机械强度较低，在电池制备过程中很容易发生断裂的问题。此外，也有发明人通过在聚烯烃微孔基膜两面涂覆静电纺丝纤维，以提高复合隔膜的机械强度、热稳定性和电解液润湿性。但是，虽然相比于陶瓷涂层，纤维膜与聚烯烃微孔基膜具有更好的相容性，但是在制备成电池时，纤维膜与正负极之间的粘结性较差，使用过程中很容易脱落，从而影响电池寿命。在基板单面或者双面涂布具有核壳结构的纤维，可以解决电池隔膜耐高温性能差以及在高温条件下易发生短路甚至燃烧爆炸的问题，但是，由于涂层纺丝纤维与正负极的粘结性不足，采用该隔膜制备的电池，在使用过程中容易剥离，从而影响了电池的使用寿命。

因此，提供一种热稳定性好，且具有较低透气值，同时能够增加与正负极极板粘结性的复合隔膜，也成为锂电池行业发展一直被关注和追求的课题之一。

发明内容

本发明提供了一种复合隔膜，通过将聚烯烃多孔基膜、纤维膜和有机粘结膜复合，在保证隔膜热稳定性和较低透气值的同时，使隔膜与正负极之间具有很好的粘结性，提高了电池的使用寿命。

本发明还提供了上述复合隔膜的制备方法，采用涂布法制备纤维膜和有机粘结膜，得到机械强度高、透气值低、与正负极粘结性好的复合隔膜，方法简单，易于工业化生产。

本发明还提供了一种锂离子电池，利用上述复合隔膜制备而成，具有很好的电循环性能和安全性能，同时还具有很好的使用寿命以及稳定性。

本发明提出的技术方案是：

第一方面，本发明提出一种复合隔膜，所述复合隔膜为内层具有一层以上聚烯烃多孔基膜、最外层为有机粘结膜的多层结构；

所述复合隔膜至少还包括一层纤维膜，所述纤维膜设置在所述聚烯烃多孔基膜与所述有机粘结膜之间；

其中，每平方厘米所述有机粘结膜在与之相邻的内层膜结构上的覆盖率为10％-50％。

本发明中，透气值是指在一定条件下(压力、测定面积)一定量空气通过隔膜所需要的时间。可以理解，在压力、测定面积等条件固定情况下，空气穿过隔膜所需的时间越短，透气值越低，说明隔膜透气性好，孔隙率高，更利于锂离子在隔膜中的穿梭。因此，本发明通过透气值评价锂离子在隔膜中的可穿梭性。

本发明的复合隔膜具有聚烯烃多孔基膜、纤维膜和有机粘结膜的多层结构，透气值较低的聚烯烃多孔基膜，可以提高锂离子在隔膜中的可穿梭性；纤维膜可以保证复合隔膜具有很好的热稳定性。