[发明专利]锂离子电池隔膜用的涂层组合物及该隔膜的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池隔膜用的涂层组合物，还涉及使用该涂层组合物的锂离子二次电池隔膜的制造方法。

背景技术

锂离子二次电池的隔膜通常是薄的多孔绝缘材料，它具有高的离子透过性和好的机械强度，并对各种化学物质和化学溶剂具有长期稳定性。因此，利用隔膜的不导电性将电池的正负极隔开，防止两电极接触而短路；同时依靠隔膜自身的多微孔结构，让锂离子容易通过，保持正负极间良好的离子导电性。当外部由于发生短路或错误连接使电池内部产生非正常大的电流时，电池内部温度升高至一定程度时，隔膜将发生热熔化而导致微孔结构关闭，从而切断电流，使电池停止工作，确保电池安全。因此，隔膜对于电池的使用寿命有很大影响。

尤其是，在短时间内得到大量能量、电流密度较大的情况下电压不中断的高功率电池中，需要通过优化正负极材料的性能来实现电池的性能。因此这种高功率电池的隔膜应尽可能的薄，所用隔膜的孔隙率要高于普通二次锂电池用的隔膜，要有很好的高温稳定性，才能获得稳定的、性能优异的高功率电池。

目前使用的隔膜主要由多孔有机聚合物膜构成。典型的有机隔膜有聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合膜。

这些有机聚烯烃类隔膜的缺点是在高于150℃的温度时热稳定性较低，同时在锂电池体系中的化学稳定性较低，在锂电池中，隔膜与锂或嵌锂石墨接触，聚烯烃隔膜会逐渐受到侵蚀。

美国专利US2005084761公开了一种用于电池的隔膜及其制造方法，该制造方法包括，提供具有大量空洞和在其表面和内部具有涂层的片状柔性基材，其中所述基材的材料选自聚合物和/或天然纤维的织造或非织造不导电纤维，且所述涂层是多孔电绝缘的陶瓷涂层。该涂层是通过施涂悬浮体到所述基材表面和内部并加热该施涂的悬浮体至少一次而施加到所述基材表面和内部的，其中，所述悬浮体固化在基材表面和内部，所述悬浮体具有金属铝、锆、硅、钛和/或钇的至少一种氧化物和溶胶。

由该专利的方法可以提高电池隔膜的热稳定性，但在该方法中，悬浮体含有氧化物和溶胶，由于该悬浮体对片状柔性基材的浸润性较差，并且形成涂层后对片状柔性基材的附着力也较差，因此在加工该隔膜及绕制电极组的过程中，易产生涂层颗粒脱落的现象，从而使按照上述方法生产出的电池隔膜的耐高温性能降低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的电池隔膜的制造方法中所得到的电池隔膜的耐高温性能较低的缺陷，提供一种使锂离子二次电池隔膜耐高温性能提高的隔膜用的涂层组合物，还提供一种该隔膜的制造方法。

本发明提供了一种锂离子二次电池隔膜用的涂层组合物，其中，该涂层组合物含有多孔电绝缘氧化物颗粒以及粘结剂。

本发明还提供了一种锂离子二次电池隔膜的制造方法，该方法包括，将悬浮液涂覆在多孔柔性基体的表面上并加热烘干形成涂层，其中，所述悬浮液含有本发明提供的涂层组合物以及溶剂。

由于采用根据本发明提供的涂层组合物，使制造锂离子二次电池的隔膜以及在制作电池绕制电极组时，涂层在该隔膜上的附着性很好，不易脱落，从而保证了该隔膜的高的耐高温性能，因而使采用该隔膜的锂离子二次电池具有优良的耐高温性和耐过充性能，提高了采用该隔膜的锂离子二次电池的使用寿命和使用性能。而且，采用本发明提供的锂离子二次电池隔膜的制造方法，生产工艺简单，制作方便。

具体实施方式

本发明提供的锂离子二次电池隔膜用的涂层组合物，其中，该涂层组合物含有多孔电绝缘氧化物颗粒以及粘结剂。

根据本发明提供的涂层组合物，为了保证电池隔膜涂层的高孔隙率和较大的孔径，在优选情况下，多孔电绝缘氧化物颗粒与粘结剂的重量比为1∶0.01-2，更优选为1∶0.1-0.5。

根据本发明提供的涂层组合物，在优选情况下，所述多孔电绝缘氧化物颗粒的直径为5-1000纳米，更优选为10-500纳米，特别优选为10-50微米。

根据本发明提供的涂层组合物，所述多孔电绝缘氧化物颗粒可以为各种现有技术中公知的电绝缘氧化物颗粒，优选为铝、锆、钛和硅氧化物颗粒中的至少一种。

根据本发明提供的涂层组合物，所述粘结剂可以采用现有技术中公知的各种粘结剂，优选为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯腈、氟化乙烯与六氟丙烯的共聚物、丙烯酸系树脂粘结剂和丙烯酸酯系粘结剂中的一种或几种。通过上述氧化物颗粒的团聚和粘结剂的粘结作用下，可以得到具有高的孔隙率和较大孔径的涂层。