[发明专利]一种具有安全性能的功能隔膜及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种具有安全性能的功能隔膜及其制备方法与应用，所述具有安全性能的功能隔膜包括基体以及涂覆于所述基体的一侧表面或者两侧表面的低熔点高分子材料涂层；其中，所述基体的材质为高熔点高分子材料。本发明所提供的具有安全性能的功能隔膜的闭孔温度120℃，破膜温度300℃，安全使用温度区间为180℃左右，可很大程度上改善锂离子电池的安全性能，降低锂离子电池发生热失控的风险。

技术领域

本发明涉及一种具有安全性能的功能隔膜及其制备方法与应用，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

隔膜是锂离子电池内部起到安全功能的一道屏障，目前通常使用的隔膜的材质为聚烯烃类材料，其熔点较低，一般150℃，高温耐热性较差，当电池内部温度接近隔膜的热形变温度时，隔膜会发生收缩形变，进而会造成正负极直接接触引发内部热失控。随着电池能量密度的提升，电池所用隔膜也逐渐轻薄化，但这在很大程度上会增加电池内发生短路的风险和危害程度。

调控隔膜性能是进一步保障电池具有安全性能的较好方法，当电池内部电芯达到一定温度后，隔膜可以快速发生闭孔形成锂离子隔绝层，从而能够阻碍离子流的传输，缓解内短路的危害；同时，如果电芯内部温度依然有持续上升的趋势，使用具有良好高温稳定性和强度的隔膜可以较好地隔绝正负极片，以防止二者相接触，进一步可降低电池发生热失控的风险概率。

如隔膜具有较低的闭孔温度，在电池发生热失控时，可在引发热失控的初期及时实现快速闭孔，可阻止电池内部热量进一步叠加从而避免导致电池失控，如电池已触发了进一步的热失控，若所用的隔膜具有较高的破膜温度，则其可在一定温度范围内具有较好的完整性，不会因高温下发生热收缩或因较低的破膜温度发生形变而导致正负极极片接触以引发更进一步的电池失控。

现阶段行业内常用的基膜的材质为聚烯烃类材料，通常情况下，其闭孔温度为130℃左右，如130-140℃，涂覆耐热无机陶瓷涂层后闭孔温度变化不大，其破膜(热收缩形变)温度为150-170℃。隔膜的安全使用闭孔-破膜温度区间较小，仅在40℃左右，对电池的安全性能保障不大。

因此，提供一种新型的具有安全性能的功能隔膜及其制备方法与应用已经成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述的缺点和不足，本发明的一个目的在于提供一种具有安全性能的功能隔膜。

本发明的另一个目的还在于提供以上所述具有安全性能的功能隔膜的制备方法。

本发明的又一个目的还在于提供以上所述具有安全性能的功能隔膜在锂离子电池中的应用。

本发明的再一个目的还在于提供一种锂离子电池，其包括以上所述具有安全性能的功能隔膜。

为了实现以上目的，一方面，本发明提供了一种具有安全性能的功能隔膜，其中，所述具有安全性能的功能隔膜包括基体以及涂覆于所述基体的一侧表面或者两侧表面的低熔点高分子材料涂层；

其中，所述基体的材质为高熔点高分子材料。

作为本发明以上所述具有安全性能的功能隔膜的一具体实施方式，其中，所述高熔点高分子材料包括熔点为300℃以上的耐热高分子材料，所述低熔点高分子材料包括熔点为170℃以下的高分子材料。

作为本发明以上所述具有安全性能的功能隔膜的一具体实施方式，其中，所述高熔点高分子材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)及聚对苯二甲酰对苯二胺(芳纶)中的任一种；

所述低熔点高分子材料包括聚烯烃类材料。

作为本发明以上所述具有安全性能的功能隔膜的一具体实施方式，其中，所述低熔点高分子材料为聚乙烯或乙烯-乙酸乙烯共聚物。例如，在本发明一具体实施例中，所述低熔点高分子材料为低熔点聚乙烯，所述低熔点聚乙烯的熔程为95-120℃。