[发明专利]一种锂离子二次电池用隔离膜

说明书

技术领域

本发明属于电池隔离膜技术领域，具体涉及一种锂离子二次电池用隔离膜。

背景技术

锂离子二次电池的隔离膜作为正负极的隔离，夹在正负极之间，主要作用是防止正负极直接接触发生短路。目前隔离膜主要由聚乙烯，聚丙烯等聚烯烃类组成的多孔介质，聚烯烃隔离膜具有200℃以下的熔点，当锂离子二次电池由于内部或外部因素导致发生短路发热而温度升高时，隔离膜极易发生热收缩导致正负极更大的短路产生,导致电池的热失控引起起火事故。另外随着锂离子二次电池的能量密度不断的提高，高克容量的石墨负极致使其充放电过程中的膨胀非常大，导致了电池的扭曲变形。为了解决上述问题，行业内在隔离膜表面涂覆一层由无机粒子组成的多孔绝缘层另外再在该多孔绝缘层上涂覆一层聚合物的粘结层或涂覆无机粒子和聚合物粘结层的混合涂层来解决安全问题和变形问题。无机粒子的良好的热稳定性保证其安全性，聚合物能够与极片粘结在一起抑制电池的变形。中国专利CN102569701A和中国CN102610773A是先形成无机粒子的绝缘层，然后涂覆聚合物的粘结层来实现。中国专利CN101326658A通过多次涂布在多孔基材表面形成粘结剂聚合物/无机粒子含量比梯度变化来实现。但多层涂覆对隔离膜的孔会堵塞较严重，影响电池的性能。中国专利CN103441230A通过无机粒子和粘结聚合物混合一道工艺实现，但需要加热预先溶胀聚合物，溶胀的聚合物会堵孔比较严重，也会影响电池性能。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种具有良好热稳定性、超低热收缩性，优异的安全性能，同时能够与锂离子电池极片粘结良好，抑制锂离子电池变形，且对锂离子电池性能无影响的锂离子二次电池用隔离膜。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂离子二次电池用隔离膜，包括隔离膜本体，所述的隔离膜本体的至少一表面上涂覆有功能涂层，所述的功能涂层由包覆的无机粒子和粘接剂组成，所述的包覆的无机粒子，通过先将聚合物在溶剂中溶解，然后将无机粒子混入一起搅拌均匀，干燥后制成粉体得到表面包覆聚合物的无机粒子。

相对于现有技术，本发明该功能涂层主要由无机粒子组成，具有良好的热稳性定性；无机粒子表面包覆的聚合物层能够与锂离子电池的正负极片具有很好的粘结作用，有效抑制电池的形变；该功能涂层通过包覆的无机粒子和粘结剂混合组成，采用一次涂覆工艺实现，涂覆后包覆的无机粒子之间形成孔隙，对隔离膜孔堵塞极小，不会对电池性能有影响。相比于现有的涂覆无机涂层和聚合物涂层的功能涂层以及无机粒子和聚合物的混合涂层，本发明的聚合物包覆在无机粒子表面，不会填充于无机粒子之间，且进行一次涂覆形成，对隔离膜的孔隙堵塞较小，对电池性能无影响。

所述的聚合物为聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)，聚丙烯腈(PAN)，聚氧乙烯(PEO)和聚甲基丙烯酸酯(PMMA)中的至少一种；

所述粘结剂为苯乙烯-丁二烯聚合物、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、羧甲基纤维素钠、丁二烯-丙烯腈聚合物、聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酸-苯乙烯中的任意一种或多种。

所述的无机粒子为氧化钙、氧化锌、氧化镁、二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆、二氧化锡、二氧化铈、三氧化二铝、勃姆石、碳酸钙和钛酸钡中的任意一种或多种。

所述隔离膜本体为聚乙烯微孔薄膜或者聚丙烯微孔薄膜。

所述隔离膜本体为聚酰亚胺或无纺布。

所述的聚合物溶剂为碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、四氢呋喃、甲乙酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、四甲基脲、四甲基磷酸盐、丙酮、二氯甲烷、氯仿、二甲基酰胺、N-甲基吡咯烷酮、环己烷、水、酒精中的一种或多种。

所述无机粒子的平均粒径为0.05～6um，粒度分布范围为0.01～10μm，包覆后的无机粒子的平均粒径为0.08～8um,粒度分布范围为0.01～12um；功能涂层的厚度为0.5～10μm。

所述无机粒子的平均粒径为0.1～2.0um，粒度分布范围为0.05～5.0um；包覆后的无机粒子的平均粒径为0.15～6um，粒度分布范围为0.05～10um；功能涂层的厚度为1～8um。

所述聚合物溶液的浓度为0.1～50％，优选0.3～30％；

所述无机粒子与粘结剂的质量比为80:20～99.9:0.1。

所述的一种锂离子二次电池用隔离膜的制备方法，其步骤包括如下：