[发明专利]一种隔膜涂覆料、隔膜及其制备方法、电芯

说明书

本申请提供一种隔膜涂覆料、隔膜及其制备方法、电芯，属于电池技术领域。隔膜涂覆料包括20～50重量份无机材料颗粒、1～10重量份粘结剂和80～120重量份溶剂。无机材料颗粒包括双金属复合氧化物颗粒，双金属复合氧化物由层状双羟基复合金属氧化物烧结得到。采用双金属复合氧化物制成隔膜涂覆层，隔膜涂覆层能够吸收和吸附电芯体系中的氢氟酸、水和二氧化碳，从而有效降低电芯气体膨胀，减少正极金属溶出，提升电芯循环寿命。吸收水分和二氧化碳的双金属复合氧化物会重新变成层状双羟基复合金属氧化物，在高温状态下，层状双羟基复合金属氧化物能够释放出水和二氧化碳，起到降低燃烧气体浓度，阻隔氧气的阻燃作用，提高电芯的安全性。

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种隔膜涂覆料、隔膜及其制备方法、电芯。

背景技术

锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、无记忆效应和绿色环保等优点，因而被广泛应用于数码电子、动力和储能领域。

锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液组成。隔膜是锂电池的结构中最关键的内层组件之一，隔膜的主要作用是将正负极片隔开防止电池短路，同时保证充放电时离子的正常通过保证电池的正常工作。因此，隔膜的性能直接影响电池的容量、倍率、寿命以及安全等性能。

隔膜的主要组成为聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的有机膜，传统的PE和PP有机隔膜在实际使用过程中，会出现熔点较低、机械强度不够等问题，且在极端条件下容易引发电池短路。无机陶瓷材料(氧化铝和勃姆石等)由于熔点高、化学稳定性好、与电解液亲和性好等优势，使得经陶瓷涂覆改进的复合隔膜(有机材料作为底膜，陶瓷颗粒作为涂层材料)受到关注。

发明内容

本申请提供了一种隔膜涂覆料、隔膜及其制备方法、电芯，其能够有效降低电芯体系中水分、二氧化碳和氢氟酸，从而有效降低电芯气体膨胀，减少正极金属溶出，提升电芯循环寿命和安全性。

本申请的实施例是这样实现的：

在第一方面，本申请示例提供了一种隔膜涂覆料，其包括20～50重量份无机材料颗粒、1～10重量份粘结剂和80～120重量份溶剂。

无机材料颗粒包括双金属复合氧化物颗粒，双金属复合氧化物由层状双羟基复合金属氧化物烧结得到。

在上述技术方案中，层状双羟基复合金属氧化物具有由带正电荷的主体层板和层间阴离子通过非共价键的相互作用组装而成无机超分子插层结构。将层状双羟基复合金属氧化物烧结能够得到双金属复合氧化物，在烧结过程中，层状双羟基复合金属氧化物脱水和阴离子。

采用双金属复合氧化物制成隔膜涂覆层，隔膜涂覆层能够吸收和吸附电芯体系中的水和二氧化碳，从而有效降低电芯气体膨胀。吸收水分和二氧化碳的双金属复合氧化物会重新变成含有碳酸根和氢氧根的层状双羟基复合金属氧化物，在电芯高温热失控状态下，层状双羟基复合金属氧化物能够吸收热量，并释放出水和二氧化碳，起到降低电芯温度、燃烧气体浓度和阻隔氧气的阻燃作用，提高电芯的安全性。

同时，采用双金属复合氧化物制成的隔膜涂覆层还能够吸附和中和电芯体系中氢氟酸，减少正极金属溶出，提高电芯的稳定性和寿命。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的示例中，上述双金属复合氧化物由层状双羟基复合金属氧化物在400～550℃下烧结2～6h烧结得到。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第二种可能的示例中，上述无机材料颗粒还包括层状双羟基复合金属氧化物颗粒。

在上述示例中，本申请的隔膜涂覆料中的无机材料颗粒还可以包括层状双羟基复合金属氧化物颗粒，层状双羟基复合金属氧化物也能够吸附和中和电芯体系中氢氟酸。