[发明专利]一种聚酰亚胺复合隔膜及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明提供一种聚酰亚胺复合隔膜及其制备方法和锂离子电池。所述聚酰亚胺复合隔膜包括聚酰亚胺基膜、涂覆在所述聚酰亚胺基膜一侧的陶瓷涂层以及涂覆在所述聚酰亚胺基膜另一侧的聚合物涂层。本发明提供的聚酰亚胺复合隔膜采取在聚酰亚胺基膜表面分别涂覆陶瓷涂层和聚合物涂层的方式，涂覆的聚合物涂层能够提高隔膜的热稳定性，陶瓷涂层的加入提高了隔膜的机械强度，聚酰亚胺复合隔膜具有更好的透气性、耐热稳定性、高离子电导率、电解液浸润性和电解液保液率，进而提高了锂离子电池的循环寿命以及安全性能。

技术领域

本发明属于电池材料领域，具体涉及一种聚酰亚胺复合隔膜及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

随着电子设备和电动汽车行业的发展，陶瓷涂覆隔膜广泛被应用于电动汽车电池领域。在锂离子电池的结构中，锂离子电池隔膜作为主要组成部分之一，能够起到隔绝正负极以及允许锂离子在正负极之间传输的作用，锂离子电池隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻和热稳定性等，并且直接影响到电池的容量、循环寿命以及安全性等特性，避免热失控、锂枝晶以及短路等安全隐患的发生，因此性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。然而，传统聚烯烃隔膜存在耐热性差、保液率和电解液浸润性差不足的问题，故有必要开发高性能的锂离子电池隔膜。

目前锂离子电池隔膜主要分为三类：第一类为多层隔膜(PP/PE和PP/PE/PP)具有较高的熔断温度和较低的闭孔温度，进而有利于提高锂离子电池的安全性能及循环寿命；第二类为表面改性后的隔膜，例如在单层聚乙烯或聚丙烯表面涂覆二氧化硅陶瓷层，改善隔膜的润湿性和循环寿命，同时也减小了隔膜的厚度和电池的体积，利于制备得到轻量化电池；第三类为聚合物纤维隔膜，其一方面包括利用静电纺丝技术制备得到的高孔隙率纳米纤维隔膜，具有更好的热稳定性及循环性能；其次是具有更高的熔融温度的聚合物复合隔膜，例如芳纶隔膜以及修饰的无机陶瓷涂层(氧化铝)，其具有较高的热稳定性，在200℃下不会发生热收缩，在充放电过程中，即使有机物基膜发生熔化，无机涂层仍然能够保持隔膜的完整性，防止大面积正/负极短路现象的出现，进而提高电池的安全性；另一方面是具有高孔隙率的聚合物电解质隔膜，聚合物锂离子电池采用固态电解质替代液态电解质，防止产生漏液及燃烧爆炸等安全问题。聚合物电解质隔膜具有电解质和隔膜的双重作用，一般以聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)为原料或对其改性。但是，高性能锂离子电池对隔膜的要求也越来越高。随着车用动力电池的快速发展，对隔膜额需求量也将大幅度提高，故亟需开发一种更薄的高性能锂离子隔膜。

CN107910476A公开了一种陶瓷涂层复合锂离子电池隔膜的制备方法，所述制备方法至少包括：首先将陶瓷粉体与分散剂混合后加入到溶剂中，进行球磨，之后加入一定质量的聚合物、光固化树脂以及光引发剂，并机械搅拌，得到静电纺丝溶液；而后提供基体膜，利用所述静电纺丝溶液进行静电纺丝工艺，以在所述基体膜两侧表面沉积纳米陶瓷纤维层，干燥处理后得到复合膜；最后利用紫外光固化所述复合膜，干燥处理后得到陶瓷复合锂离子电池隔膜。所制备的陶瓷复合隔膜具有电解质保有率高、强度高、破膜温度高、孔径分布均一以及基体膜与纳米陶瓷纤维层不易剥离等优点，有利于改善锂离子电池循环稳定性能及大倍率充放电性能，适用于动力锂离子电池。

因此，在本领域中，期望开发一种具有良好的耐热性、浸润性能和离子电导率的锂离子电池隔膜材料，同时相应的制备方法简单，并且制备得到的锂离子电池具有良好的电化学性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种聚酰亚胺复合隔膜及其制备方法和锂离子电池。本发明提供了一种聚酰亚胺复合隔膜，并且其制备方法简单，易于实现规模化生产，将其应用于锂离子电池领域，大幅改善了电池的循环寿命、倍率性能以及耐热稳定性。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种聚酰亚胺复合隔膜，所述聚酰亚胺复合隔膜包括聚酰亚胺基膜、涂覆在所述聚酰亚胺基膜一侧的陶瓷涂层以及涂覆在所述聚酰亚胺基膜另一侧的聚合物涂层。