[发明专利]一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法以及一种锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法以及一种锂离子电池。

背景技术

电池隔膜是指在电池正极和负极之间一层薄的多孔材料，是电池中非常关键的部分，对电池的安全性和成本有直接影响。它具有高离子渗透率和好的机械强度，并对体系例如电池的电解液中所用化学物质和溶剂具有长期稳定性。典型的有机隔膜是聚烯烃微孔膜，如聚乙烯微孔膜或聚丙烯微孔膜。由于聚烯烃自身的化学组成结构以及成型工艺，决定了它的物理和化学性能，造成了它在锂离子动力电池隔膜应用方面存在一些缺陷。

聚烯烃微孔膜用于电池隔膜主要存在的问题有：(1)聚烯烃作为非极性材料，与强极性的电解液亲和性差，造成了它的保液能力差；(2)聚烯烃微孔膜多采用机械拉伸致孔，或机械拉伸后有机溶剂萃取致孔，再通过热定型制得。最终造成该膜具有形状记忆效应，在温度较高时，隔膜趋向于恢复拉伸前膜的形状，导致较大的热收缩。虽然聚烯烃的熔化温度较低，基材易在温度超过165℃以上产生熔化，使微孔消失，阻断离子传导即所谓的熔断保护效应。但由于微孔聚烯烃膜发生熔化时，也伴随着体积收缩，膜面积缩小，使隔膜失去正负极之间的阻隔作用，从而导致电池内部正负极发生短路，引起电池燃烧甚至爆炸，产生安全隐患。

如何提高锂离子电池的安全性是本行业的重要课题，也是迫在眉睫的技术关键难题。造成锂离子电池发生安全隐患的主要原因是电池发生不可逆的电化学副反应产生的热失控所致。因此，提高隔膜的热稳定性是锂离子电池安全性的重要保障。

行业内用来改善隔膜的热稳定性的途径主要是借助耐高温物质的物理性质，在聚烯烃的表面涂覆耐高温的无机物如三氧化二铝以及耐高温有机物如芳纶等，或开发耐高温的隔膜基体如聚酰亚胺隔膜等。但并不能阻止电池温度的进一步升高，无法高效地保障电池的安全性。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法以及一种锂离子电池，采用本发明提供的锂离子电池复合隔膜可以抑制电池温度升高，保障电池的安全性。

本发明提供了一种锂离子电池复合隔膜，包括隔膜基体以及复合于所述隔膜基体表面的功能性涂层，所述功能性涂层由功能性物质和粘合剂制备而成，所述功能性物质选自含磷化合物、含氮化合物和无机硅类化合物中的一种或多种。

优选的，所述功能性物质选自季戊四醇三聚氰胺磷酸酯及其盐类、聚磷酸铵、聚磷酰胺类化合物、有机磷腈聚合物、聚硅氧烷类化合物和硫脲类化合物中的一种或多种。

优选的，所述功能性物质选自三聚氰胺氰尿酸盐、季戊四醇三聚氰胺磷酸酯、多聚磷酸铵、聚二甲基硅氧烷和三聚氰胺焦磷酸盐中的一种或多种。

优选的，所述功能性物质和粘合剂的质量比为(90～99)：(1～10)。

优选的，所述功能性涂层的单面厚度为3～6μm。

优选的，所述隔膜基体选自聚烯烃微孔膜或聚烯烃基陶瓷膜。

优选的，所述粘结剂为聚偏氟乙烯及其共聚物、丙烯酸及其共聚物、丙烯酸酯及其共聚物、聚乙烯醇、羧甲基纤维和聚氨酯中的一种或多种。

本发明还提供了一种锂离子电池复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：

A)将功能性物质和粘合剂分散于溶剂中，得到混合浆料，所述功能性物质选自含磷化合物、含氮类化合物和无机硅类化合物中的一种或多种；

B)将所述混合浆料涂覆于隔膜基体表面，烘干，得到锂离子电池复合隔膜。

优选的，所述涂覆的方式选自转移涂覆、浸涂、刮涂、凹版涂覆、喷涂或丝网印刷。

本发明还提供了一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，所述隔膜为上述锂离子电池复合隔膜。

优选的，所述正极的活性物质选自LiFePO₄、LiMn₂O₄、LiCoO₂、LiV₂O₅、LiNiO₂、LiNi_(1-x-y)Co_xAl_yO₂、LiNi_(1-m-n)Co_mMn_nO₂和LiCo_zNi_(1-z)O₂材料中的一种或多种，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，x+y＝1；0≤m≤1，0≤n≤1，m+n＝1；0≤z≤1。