[发明专利]多层结构复合隔膜及其制备方法、以及二次电池与用电设备

说明书

本申请涉及电池隔膜领域，公开一种多层结构复合隔膜及其制备方法、以及二次电池与用电设备，多层结构复合隔膜包括多孔聚合物基膜、纳米氧化物颗粒和点状聚合物涂层；纳米氧化物颗粒完全嵌入多孔聚合物基膜的孔中，并附着在多孔聚合物基膜的丝状结构上；多孔聚合物基膜的两面设置点状聚合物涂层。本申请通过在多孔聚合物基膜上使用原子层沉积技术引入纳米级氧化物颗粒，使全部一致性较好的氧化物颗粒嵌入基膜孔径中，在不影响隔膜原有的锂离子通道基础上，提高隔膜在高温下的稳定性，还可以增强隔膜对电解液的浸润性。另外，两面设置点状聚合物涂层也更加适应现有锂离子生产场景，提高电池的循环性能。

技术领域

本申请涉及电池隔膜技术领域，特别涉及一种多层结构复合隔膜及其制备方法、以及二次电池与用电设备。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高，循环寿命长等优点，被广泛的应用于便携电子设备和电动汽车中。近年来，锂电池发展迅速，安全与耐久性成为首要关注问题。

聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)及其复合层的隔膜是目前国内动力电池厂家为了提高电池安全性能所使用的主流隔膜之一。但这种隔膜存在两个主要问题，一是高温下收缩的问题，二是对锂盐电解液较差润湿性的问题。当电池工作在较高温度下时，聚合物基隔膜会出现热收缩现象从而导致正负极片接触，电池内部短路甚至爆炸。而且因隔膜本身材料的疏水性和较低的表面能，导致这些聚合物隔膜对电解液浸润性差，从而引发制程时间拉长和电池循环寿命降低。

带有水系陶瓷涂敷层的聚合物隔膜是解决上述问题的一种主流方法，工艺简单可控且成本较低。一方面可以进一步提升高温下的隔膜热稳定性，另一方面陶瓷颗粒也可以一定程度上改善隔膜的浸润性。

但是，水系陶瓷涂覆层的隔膜通常使用常用粘结剂进行涂敷，涂层的附着力效果有限，在电池内部工作时有掉粉的风险。陶瓷涂层一旦脱落，一方面会导致隔膜厚度不均匀，内部电流一致性差，电池性能会受到影响；另一方面，陶瓷颗粒脱落，隔膜热稳定性下降，高温下的安全性能也会受到影响。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本申请公开了一种多层结构复合隔膜及其制备方法、锂离子电池和应用，能够缓解现有锂电池用的聚合物基膜存在的高温下热收缩，对电解液浸润性差以及带有陶瓷涂敷层的隔膜严重的掉粉问题，也更加适应现有锂离子生产场景，提高电池的循环性能。

为达到上述目的，本申请提供以下技术方案：

第一方面，本申请提供了一种多层结构复合隔膜，所述多层结构复合隔膜包括多孔聚合物基膜、纳米氧化物颗粒和点状聚合物涂层；所述纳米氧化物颗粒的粒径为10-50nm，所述多孔聚合物基膜的孔径范围为0.05-0.3μm，所述纳米氧化物颗粒嵌入所述多孔聚合物基膜的孔中，并附着在所述多孔聚合物基膜的丝状结构上；所述多孔聚合物基膜的两面设置所述点状聚合物涂层。

进一步的，所述多孔聚合物基膜包括聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺或其复合膜。

进一步的，所述多孔聚合物基膜的厚度为1-100μm。

进一步的，所述纳米氧化物颗粒包括Al₂O₃、TiO₂、SiO₂、ZrO₂、ITO、In₂O₃、SnO₂、HfO₂、Ta₂O₅、Y₂O₃、MgO、La₂O₃、ZnO或NiO中的一种或几种。

进一步的，所述点状聚合物涂层包括PVDF材料；所述点状聚合物涂层的厚度为1-5μm。

第二方面，本申请提供了一种多层结构复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：