[发明专利]一种锂离子电池涂层隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池隔膜，尤其是涉及一种锂离子电池涂层隔膜及其制备方法。

背景技术

近几年来，锂离子电池因具有能量密度高、输出电压高、自放电率低、使用寿命长、无记忆效应和环境友好等优异特点而获得了人们极大的关注，发展突飞猛进，市场份额不断扩大，逐步取代铅酸、镍镉(Ni-Cd)和金属镍-氢化物(Ni-MH)电池，占据了主导地位。其广泛应用于笔记本电脑、手机、摄像机、仪器仪表、电动工具等移动电子终端设备。另外，石油能源越来越紧缺，中国对汽车的耗油量要求不断降低，锂离子电池应用在电动汽车(xEV)、的需求也不断扩大。锂电池应用于储能、军工等高技术产业也具有很大的优势。锂电池产业不仅发展成为我国新能源材料领域的主流产业，也是世界各国技术竞赛的主题之一。

随着现代移动电子设备、通讯设备和动力电池产业的迅速发展，对锂离子电池能量密度的要求越来越高，锂电池的安全性问题也越来越严峻。目前已知的，包括在电子产品、电动汽车和飞机上，发生的电池着火或者爆炸等的安全事故，绝大多数是因为电池发生内部短路。

目前提高电芯安全性的方法有很多，比较早的有美国专利：patternnumber5952120中描述的PP/PE/PP三层隔膜，外层PP可提高强度和熔化温度，内层PE可在125℃左右熔融而闭孔。但是在动力电池中往往在内部短路的点的温度很高，远超过PP的熔融温度，而造成隔膜熔缩，产生大面积的短路而热失控。后来人们在隔膜上涂覆无机物陶瓷材料，如中国专利(公开号：102916149A)描述了在隔膜上涂覆氧化铝或者氧化锆，降低了隔膜的热收缩率，可增加电芯的耐高温、耐过充、耐挤压等安全性。但是，当电芯发生内部短路时，在短路点有大量的电子通过，锂离子依旧可以自由迁移，这样电芯温度依旧会上升，尤其是对动力电池来说，由于电芯的能量密度高，温度会上升很高，而导致燃烧。

发明内容

本发明是为了解决现有技术的锂离子电池隔膜使用安全性差的问题，提供了一种能自关断，使用安全性能好的锂离子电池涂层隔膜。

本发明还提供了一种锂离子电池涂层隔膜的制备方法，该方法工艺步骤简单，可操作性强，适合工业化生产。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂离子电池涂层隔膜，包括隔膜基体及涂覆于隔膜基体表面的涂层，所述涂层由以下质量百分含量的组分制成：10～40％高导热绝缘颗粒，0.01～1％粘结剂，余量为溶剂。本发明锂离子电池涂层隔膜的涂层中含有高导热绝缘颗粒，从而使得涂层的热导率极高，当锂离子电池发生内短路时，短路点所释放的热量在涂层上向四周迅速扩散，使短路点的最高温度降低，其余区域温度升高，整个隔膜的温度趋向均匀，随着隔膜温度的上升，涂层下的隔膜基体会发生大面积的熔融闭孔(形成自关断)，使得电池内阻急剧增大，电流减小，从而降低电芯的温度，提高锂离子电池的安全性，另外，涂层还能提高隔膜的耐高温、耐过压、耐挤压等性能。

作为优选，涂层涂覆于隔膜基体的单面或双面。

作为优选，所述涂层的单面厚度为2～10μm。

作为优选，所述隔膜基体为PE隔膜、PP隔膜或者PET隔膜。

作为优选，所述高导热绝缘颗粒为碳化硅、氮化铝和氮化硼中的一种或者几种，所述粘结剂为丁苯橡胶或者丙烯酸酯、环氧树脂、聚氨酯、PVDF中的一种，当粘结剂为丁苯橡胶时，溶剂为水，当粘结剂为丙烯酸酯、环氧树脂、聚氨酯、PVDF中的一种时，溶剂为N-甲基吡咯烷酮或丙酮。

作为优选，碳化硅、氮化铝和氮化硼的粒径为100～1000nm。

一种锂离子电池涂层隔膜的制备方法，具体步骤为：按上述配比称取高导热绝缘颗粒、粘结剂和溶剂后，将各组分混合后球磨均匀，得浆料；然后将浆料涂覆于隔膜基体的单面或双面，真空干燥即可。本发明的制备方法工艺步骤简单，可操作性强，适合工业化生产，其中在真空条件下干燥，有利于改善涂层的表面质量。

作为优选，真空干燥的工艺条件为：干燥温度100～120℃，干燥时间为2～3h。

因此，本发明具有如下有益效果：

(1)涂层中含有高导热绝缘颗粒，在电池短路时能使隔膜熔融闭孔，实现自关断，从而降低电芯的温度，提高锂离子电池的安全性；

(2)本发明的制备方法工艺步骤简单，可操作性强，适合工业化生产。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明做进一步的描述。