[发明专利]一种安全高性能锂离子电池隔膜

说明书

本发明公开了一种安全高性能锂离子电池隔膜，包括聚烯烃微孔膜和复合在聚烯烃微孔膜上表面和/或下表面的纳米金属氢氧化化物涂层；或包括UHMWEP/HDEP/纳米金属氢氧化物微孔膜；或包括UHMWEP/HDEP/纳米金属氢氧化物微孔膜和复合在UHMWEP/HDEP/纳米金属氢氧化物微孔膜上表面和/或下表面的纳米金属氢氧化化物涂层。本申请上述三种安全高性能锂离子电池隔膜具有高温自闭孔和阻燃两重安全保障，解决了现有UHMWPE锂离子电池隔膜不具备自闭孔和阻燃性能的安全问题。

技术领域

本发明涉及一种安全高性能锂离子电池隔膜，属于锂离子电池隔膜技术领域。

背景技术

作为多种多样的便携式电子设备包括笔记本电脑、数码照相机和移动电话最受欢迎的能源储存系统锂离子电池已经受到了极大的关注，它们也是电动汽车和新型智能电网大型电源最有前途的候选者之一，因为它们有包括高能量密度、无记忆效应、长循环寿命和低自放电等几个重要的优势。

最近几年中，有密集的努力针对不同的应用领域比如便携式电子设备、电动汽车和电网蓄能开发可再充电的锂离子电池高性能隔膜，隔膜是锂离子电池的一个关键组件，因为隔膜防止了电池的正极和负极之间物理接触，锂离子电池的性能极大地受隔膜的材料和结构的影响。

虽然目前见于文献报道的制造锂离子电池隔膜的材质有PVDF、PTFE、PAN、PMMA、PVDF-HFP、PP和PE等以及它们的混合物，但是真正大规模应用于市场的是聚烯烃材料，原因是它低廉的材料成本和成熟的制造工艺。但聚烯烃隔膜本身存在的缺陷也不容忽视，比如电解液摄取率低导致离子导电率低、耐温性差导致热收缩使电池短路，尤其是湿法PE锂离子电池隔膜因为制造工艺存在的固有缺陷(双向同步拉伸机不具备双向应力消除功能、细密球晶完整化和结晶度控制功能、后变形消除功能等)，致使PE隔膜平整度差，出现凸凹、皱褶、弓形等疵点，这不仅限制了锂离子电池的充放电能力，还使锂离子电池存在安全隐患也就是存在热击穿导致的燃烧与爆炸危险，这主要由以下原因引起：膜的不平整刺激枝晶锂加速生长刺穿膜、聚烯烃隔膜不平整尤其是凸点与凹坑造成局部电阻过大产生高温、石墨电极板不平整催化枝晶锂快速生长等。值得一提的是，湿法双向同步拉伸膜的后变形、不平整也给后道有机、无机涂层带来了不可克服的困难(分层、剥落等)，以之制造的锂离子电池同样存在短路爆炸的风险。为了解决安全问题，虽然Celgard采用单向干法拉伸技术成功开发了PP/PE/PP三层自关闭功能膜并商业化，可以说给锂离子电池加了一道保险，但是并不能解决所有内外因素引起的短路引起的燃烧、爆炸等安全问题，原因是当该隔膜被刺穿且达到闭孔温度时，所有的孔都关闭就造成了电流集中于被刺穿的部位，加快了电池局部热击穿的速度，况且该产品存在制造复杂、膜较厚、售价较高、孔隙率低等缺点，尚不能满足诸如蓄能、动力锂电池的快速充放电的需要。另外，大量见于市场的陶瓷涂层隔膜和PVDF涂层隔膜主要是为了改善聚烯烃隔膜的电解液摄取率而开发，由于提高了隔膜的耐温性能，对锂离子电池的安全性多了一份保障，但仍然因为PE基膜的诸多疵点使得陶瓷涂层存在缺陷而没有从根本上解决问题。

发明内容

为了解决现有技术中因平整度、后变形等诸多问题引起相应锂离子电池被热击穿导致的燃烧、爆炸的安全问题，本发明提供一种安全高性能锂离子电池隔膜。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种安全高性能锂离子电池隔膜，包括聚烯烃微孔膜和复合在聚烯烃微孔膜上表面和/或下表面的纳米金属氢氧化物涂层；

或包括UHMWEP/HDEP/纳米金属氢氧化物微孔膜；

或包括UHMWEP/HDEP/纳米金属氢氧化物微孔膜和复合在UHMWEP/HDEP/纳米金属氢氧化物微孔膜上表面和/或下表面的纳米金属氢氧化物涂层；