[发明专利]锂离子二次电池及其隔离膜及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种锂离子二次电池及其隔离膜及制备方法。

背景技术

在科技飞速发展的今天，各种移动电子设备在人类生活中大量应用，锂二次电池也随之迅速发展成为二次电池领域中重要的一个产业。锂离子二次电池在比容量、记忆效应、循环寿命、环保等方面远远超过其它二次电池，因此被称为“终极电池”，但现有的锂离子二次电池还存在一些问题。

（1）安全方面：由于隔离膜的物理机械强度不够，且具有较多孔洞，一旦负极片发生析锂，隔离膜极易被锂枝晶穿透，从而发生内部短路，此外隔离膜的耐高温性能较差，从而可能导致锂离子二次电池发生燃烧爆炸；

（2）使用方面：现有的锂离子二次电池大都是由正极片、负极片以及位于正极片和负极片之间的隔离膜组成，但现有的隔离膜的粘结性能较差，不能有效地将正极片和负极片粘结起来，从而可能导致锂离子二次电池发生膨胀变形。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种锂离子二次电池及其隔离膜及制备方法，所述隔离膜具有良好的物理力学性能、耐高温性能以及粘结性能，能有效改善锂离子二次电池的安全问题以及变形问题。

为了实现上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种锂离子二次电池的隔离膜，其包括：多孔基材，以及涂层，涂布在多孔基材的至少一个面上。所述涂层含有具有式1结构的聚氨酯；所述聚氨酯由末端带有异氰酸酯基的A段与末端带有胺基的B段通过异氰酸酯基与胺基反应生成脲键而形成；

在所述聚氨酯中：m和n均为大于等于1的整数；所述A段由单体R₁、R₂、R₃反应生成；所述B段由单体R₄、R₅反应生成；单体R₁选自末端带有羟基且碳原子数大于等于2的烷烃、烯烃、芳香烃、醚类化合物、酯类化合物中的一种或几种；单体R₂选自碳原子数大于等于2的链状或环状的二异氰酸酯中的一种或几种；单体R₃选自碳原子数大于等于3的链状或环状的带有两个或两个以上羟基的酸或盐中的一种或几种；单体R₄选自碳原子数大于等于2的链状或环状的二胺中的一种或几种；单体R₅选自碳原子数大于等于6的链状或环状的二元羧酸、四元羧酸、一元酸酐、二元酸酐中的一种或几种且至少一种带有苯环。

在本发明的第二方面，本发明提供了一种锂离子二次电池的隔离膜的制备方法，用于制备根据本发明第一方面所述的锂离子二次电池的隔离膜，其包括步骤：（1）将有机溶剂、催化剂加入带有温度传感器、冷凝回流管、搅拌桨的三口反应釜中，之后向三口反应釜中边搅拌边加入单体R₁、R₂、R₃，在室温下搅拌反应，然后升温继续搅拌反应，得到末端带有异氰酸酯基的A段；（2）将非质子极性溶剂加入另一个带有温度传感器、冷凝回流管、搅拌桨的三口反应釜中并升温，之后向该另一个三口反应釜中边搅拌边加入单体R₄、R₅并反应，得到末端带有胺基的B段；（3）将得到的B段缓慢滴加到A段的三口反应釜中，控制反应温度和搅拌速度并进行反应，得到聚氨酯；（4）将步骤（1）中的冷凝回流管换成三通管，三通管的其中一端接溶剂回收装置，然后将去离子水加入到A段的三口反应釜中，进行搅拌，使聚氨酯溶解在去离子水中，调节溶液的粘度，得到固含量为规定值的溶液或分散液，即得到聚氨酯涂料；（5）采用凹版印刷、喷涂或浸渍的方式，将得到的聚氨酯涂料均匀涂布在多孔基材的至少一个面上并烘干，即得到隔离膜。

在本发明的第三方面，本发明提供了一种锂离子二次电池，其包括：正极片；负极片；隔离膜，间隔于正极片和负极片之间；以及电解液。所述隔离膜为根据本发明第一方面的锂离子二次电池的隔离膜。

本发明的有益效果如下：

1.本发明的聚氨酯可含有醚键、羧基、磺酸盐等亲水基团，可被制成水溶性涂料，无需加入有机溶剂，从而不会对操作人员的身体健康产生损害，因此有利于工厂大面积使用。

2.本发明的聚氨酯可含有苯环、酰胺键等耐高温基团，因此隔离膜的热收缩率很小，即使处于高温状态时，隔离膜的形状也仍可以保持稳定，从而避免正负极片发生短路，进而有效地避免了由内短路造成的锂离子二次电池的燃烧爆炸。