[发明专利]复合陶瓷隔膜及其制备方法以及锂离子电池

说明书

本申请涉及锂电池领域，涉及一种复合陶瓷隔膜及其制备方法以及锂离子电池。该复合陶瓷隔膜包括基膜、第一陶瓷涂层以及第二陶瓷涂层；第一陶瓷涂层形成在基膜上，第二陶瓷涂层形成在第一陶瓷涂层上；第一陶瓷涂层的致密度大于第二陶瓷涂层的致密度。通过设置第一陶瓷涂层和第二陶瓷涂层，能够在基膜上形成两种不同致密度的陶瓷涂层，使两种不同致密度的陶瓷涂层形成优势互补的结构，从而使两种不同致密度的陶瓷涂层的优势协同发挥。致密度较高的第一陶瓷涂层直接接触基膜，能够保障电池的安全；致密度较低的第二陶瓷涂层设置在第一陶瓷涂层上，用于与电池负极直接接触，能够实现吸液保液及抑制负极副反应产物堵孔的趋势。

技术领域

本申请涉及锂电池领域，具体而言，涉及一种复合陶瓷隔膜及其制备方法以及锂离子电池。

背景技术

隔膜作为锂离子电池中的关键材料，对于电池的安全及电性能都有较为显著的影响。隔膜起到隔开正负极防止短路的作用，对于倍率型电池，当采用较大功率进行充放电时，电池内部易产热使其温度在短时间内迅速升高，此时对于隔膜的耐高温收缩能力将是一种挑战。

目前，常规的解决方案是在隔膜表面涂覆陶瓷层，陶瓷颗粒越致密其耐热能力越强。但随着陶瓷颗粒的致密度增加，其对于离子的整体通过效果就会产生抑制作用，从而影响电池的倍率性能。而且对于电池的循环性能也会产生一定的影响，这是由于电池循环后期锂容易在负极产生一系列纳米级的副反应产物，这种纳米级别的副反应产物容易堵塞陶瓷隔膜表面的空隙。相反，如果陶瓷层颗粒较大，堆积后的颗粒间空隙较大，对于电解液的吸附保液有利，隔膜的离子通过性良好且能够降低电池循环后期的堵孔趋势，但大颗粒陶瓷形成的相对疏松的陶瓷层易降低隔膜的耐热性能进而影响电池的安全。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种复合陶瓷隔膜及其制备方法以及锂离子电池，其旨在保障电池安全的同时抑制负极副反应产物堵孔趋势。

第一方面，本申请提供一种复合陶瓷隔膜，包括：

基膜、第一陶瓷涂层以及第二陶瓷涂层；第一陶瓷涂层形成在基膜上，第二陶瓷涂层形成在第一陶瓷涂层上；

第一陶瓷涂层的致密度大于第二陶瓷涂层的致密度。

通过将上述的第一陶瓷涂层的致密度设置为大于第二陶瓷涂层的致密度，能够在基膜上形成两种不同致密度的陶瓷涂层，使得两种不同致密度的陶瓷涂层形成优势互补的结构，从而使两种不同致密度的陶瓷涂层的优势能够得到协同发挥。致密度较高的第一陶瓷涂层直接接触基膜，能够保障电池的安全；致密度较低的第二陶瓷涂层设置在第一陶瓷涂层上，用于与电池负极直接接触，能够实现吸液保液及抑制负极副反应产物堵孔的趋势。

在本申请的其他实施例中，上述第一陶瓷涂层中包括纳米级陶瓷颗粒；

第二陶瓷涂层中包括微米级陶瓷颗粒。

在本申请的其他实施例中，上述第一陶瓷涂层中的陶瓷颗粒的平均粒径小于200nm；

第二陶瓷涂层中的陶瓷颗粒的平均粒径大于1μm。

在本申请的其他实施例中，上述第一陶瓷涂层中的陶瓷颗粒的平均粒径在50nm～200nm范围内；

第二陶瓷涂层中的陶瓷颗粒的平均粒径在1μm～4μm范围内。

在本申请的其他实施例中，上述第一陶瓷涂层的厚度在1μm～3μm范围内；进一步可选地，第一陶瓷涂层的厚度在1μm～2μm范围内；

第二陶瓷涂层的厚度在1μm～3μm范围内；进一步可选地，第二陶瓷涂层的厚度在2～3μm；

第一陶瓷涂层与第二陶瓷涂层的总厚度小于或等于4μm。

在本申请的其他实施例中，上述第一陶瓷涂层中的陶瓷颗粒包括纳米氧化铝颗粒、纳米陶瓷纤维或者纳米硫酸钡颗粒中的至少一种；