[实用新型]一种锂离子电池隔膜

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种锂离子电池隔膜。 

背景技术

目前，众所周知的市场上通用的锂离子电池隔膜材料为PP、PE或者是PP和PE的复合材料，都是通过拉伸的方式制备出相互贯通的微孔膜材料，这种微孔材料的孔隙率在40%左右。这类相互贯通的孔材料的吸液能力和保液能力都不佳。由于锂离子电池中的液态电解液有可能泄露存在安全隐患，为了消除液态锂离子电池的爆炸安全隐患，近年来使电解液与具有离子传输性能的聚电解质充分浸润形成凝胶的全固态凝胶聚合物锂离子电池开始出现。这类聚合物电池要求隔膜具有很好的吸液性能。且锂离子电池长时间高倍率工作，需要电解液离子快速的迁入迁出，隔膜作为电池中的关键材料，需要保证离子的迁移，孔隙率越高，离子迁移的阻力越少。同时这类隔膜的微孔是相互贯通的，在电池装配过程中的微小颗粒不可避免带入，且锂电池的长时间使用易形成锂枝晶，这种小颗粒易造成微短路，影响锂离子电池的容量保持能力和使用寿命。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高吸液和保液能力的电池隔膜，这类电池隔膜是曲孔结构，可用做高性能电池隔膜，制备全固态凝胶聚合物锂离子电池，也适合用于制备高功率和高使用寿命的动力电池。 

本实用新型是通过以下技术方案来实现的： 

一种锂离子电池隔膜，它是由多层超细纤维构成的微孔结构叠加而成，上下层微孔之间错开排列，在电池隔膜中形成贯通的曲孔。 

所述的锂离子电池隔膜中，多层微孔结构的单层或表面层微孔的平均孔径范围为0.5-3.5μm，层层交错排列的微孔在垂直透视下的透视效果孔径小于50nm。 

所述的锂离子电池隔膜中，每一层微孔结构都是由许多纤维交织而成的网状结构，微孔结构中孔径的大小通过调节纤维直径来调节。一般来说，纤维直径越小，所得到微孔隔膜的 孔径越小。本实用新型优选的纤维的直径范围为50nm-2000nm。 

所述的超细纤维可以是各种高性能纤维。 

所述的高性能纤维可以选自聚丙烯腈、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯撑苯并二噁唑、聚芳醚酮、聚酰亚胺、聚乙烯醇或聚偏氟乙烯中的一种或两种以上的混合物。 

本实用新型技术的优点在于：电池隔膜的孔结构是三维曲孔立体结构，由此为本实用新型带来以下有益效果： 

1.本实用新型的电池隔膜的孔隙率最高达到90%，吸液能力和保液能力良好，适合用作全固态凝胶聚合物锂离子电池隔膜。 

2.采用本实用新型电池隔膜制备的锂离子动力电池的倍率充放电性能良好，适合用作高功率电池隔膜。 

3.采用本实用新型电池隔膜制备的锂离子电池的循环性能良好，其曲孔结构能有效地解决从极片中脱离的微小颗粒进入隔膜微孔（传统隔膜中的直通孔）后及电池充放电过程中形成的锂枝晶刺入隔膜微孔（传统隔膜中的直通孔）后造成的微短路问题。 

附图说明

图1是本实用新型实施例1中电池隔膜的三层微孔层叠加的示意图。 

图2是本实用新型实施例1中电池隔膜的表面孔及透视效果孔示意图，其中1是表面大孔，2是透视效果孔。 

具体实施方式

本实用新型通过以下实施例得到进一步说明： 

实施例1 

一种锂离子电池隔膜，如图1所示，它是由3层超细纤维构成的微孔结构11、微孔结构22和微孔结构33叠加构成，上下层微孔之间错开排列，在电池隔膜中形成贯通的曲孔；所述的多层微孔结构中，单层或表面层微孔的平均孔径范围为0.5-3.5μm，层层交错排列的微孔在垂直透视下的透视效果孔径小于50nm。从该电池隔膜的表面看到的微孔结构如图2所示，包括表面大孔1和透视效果孔2。 

所述的锂离子电池隔膜的制备方法是：将聚合物溶液配制成电纺丝溶液，在高压电场作用下电纺加工得到多层超细纤维结构的微孔膜；或者是将聚合物熔融成熔体，在高压电场作 用下得到多层超细纤维结构的微孔膜；然后将收集得到的多层超细纤维结构的微孔膜经过脱溶剂处理或热处理，获得稳定的超细纤维结构构成的多层次三维立体超细纤维曲孔电池隔膜。 

所述的聚合物可以选自聚丙烯腈、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯撑苯并二噁唑、聚芳醚酮、聚酰亚胺、聚乙烯醇或聚偏氟乙烯中的一种或两种以上的混合物。 

这种三维立体的曲孔结构，一方面能大幅度提高隔膜的吸液能力和保液能力；另一方面减小了直通孔的孔径，从而在不影响有机离子通过的同时有效地阻挡了微小颗粒的通过，并避免锂枝晶穿透。