[发明专利]锂离子电池隔膜

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池隔膜领域，具体涉及一种热收缩性能好与充放电安全的锂离子电池隔膜。

背景技术

聚烯烃材料具有价格低廉，强度高，耐酸碱腐蚀性好，生物相容性好，无毒性等优点，在众多领域得到了广泛的应用。目前，锂离子电池普遍使用微孔聚烯烃隔膜，原因在于微孔聚烯烃隔膜在合理的成本范围内可以提供良好的机械性能和化学稳定性，可满足锂离子电池常规使用的要求。但聚烯烃隔膜由于表面张力的原因，对电解液的吸液率低，且微孔孔径曲折，严重影响锂离子的导通。增强锂离子的导通性可通过加大拉伸倍数实现，但机械强度、自放电性能和循环性能会相应下降，最终会影响锂离子电池的安全性和寿命。加大充电电压可以实现快速充电，但这种方式必然会缩短电池的使用寿命，且容易导致电池发热鼓胀。

发明内容

为解决现有锂离子电池隔膜存在的安全性能差的问题，本发明提出一种锂离子电池隔膜，该电池隔膜增加电池在充放电过程中锂离子的导通，提高电池的充放电性能，并可实现电池的低压快充，另外涂层的刚性晶格可提高隔膜的热收缩性能，保证充放电过程的安全性。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种锂离子电池隔膜，包括聚烯烃隔膜，所述聚烯烃隔膜的至少一个外表面涂覆有超离子导体的涂层，所述超离子导体含有自由导通锂离子的亚晶格与刚性晶格，所述亚晶格位于所述刚性晶格内。

进一步，所述超离子导体为β-锂霞石。

进一步，所述β-锂霞石涂覆在所述聚烯烃隔膜方法包括以下步骤：

1)将聚羧酸铵盐与β-锂霞石投入去离子水中，然后进行研磨分散，得到β-锂霞石分散溶液；

2)将粘接剂与润湿剂加入步骤1)的β-锂霞石分散溶液中，进行分散，得到β-锂霞石浆料；

3)将步骤2)得到的β-锂霞石浆料采用微凹版涂布方法涂布在所述聚烯烃隔膜即可。

进一步，按照重量份数计算，所述聚羧酸铵盐的含量为0.2-0.4份，所述去离子水的含量为59-61份，所述β-锂霞石的含量为38-42份，所述粘接剂的含量为2-5份，所述润湿剂的含量为0.1-0.3份。

进一步，所述粘接剂为吡咯烷酮，所述润湿剂为聚氧乙烯基醚。

进一步，所述超离子导体的涂层的厚度为1μm～6μm。

进一步，所述超离子导体的平均粒径为0.1μm～1.5μm。

进一步，所述聚烯烃隔膜的厚度为7μm～40μm。

本发明的电池隔膜增加电池在充放电过程中锂离子的导通，提高电池的充放电性能，并可实现电池的低压快充，另外涂层的刚性晶格可提高隔膜的热收缩性能，保证充放电过程的安全性。单面涂有超离子导体β-锂霞石涂层的锂离子电池隔膜热稳定性能、实际充电容量、实际放电容量对比未涂有超离子导体β-锂霞石涂层的锂离子电池隔膜有显著的提升和增加。

具体实施方式

实施例1

选用20μm聚丙烯(PP)干法单向拉伸隔膜为隔膜基材，其透气率为310s/100ml，150℃/1hTD横向热收缩率为0％及MD纵向热收缩率为18％；选用超离子导体为β-锂霞石，其粒径范围为0.1μm～0.5μm。

一种锂离子电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：

1)按照重量份计算，将0.3份的多聚羧酸铵盐分散至59.7份的去离子水中，再将40份β-锂霞石分散在水溶液中配制成β-锂霞石预分散液；

2)将上述预分散液用卧式纳米砂磨机进行一次研磨分散，转速设置为1350r/min，出料流量控制在2L/min，配制成β-锂霞石纳米分散液；

3)将2份吡咯烷酮和0.1份聚氧乙烯基醚在高速分散条件下加入上述分散液中，分散30min即得到β-锂霞石浆料；

4)将β-锂霞石浆料利用微凹版涂布的方式涂布在20μm聚丙烯(PP)干法单向拉伸隔膜表面上，涂布速度控制在25m/min，烘干温度为62℃，即得到单面涂布的β-锂霞石/PP隔膜；其中对应超离子导体β-锂霞石涂层的单层涂布厚度分别为0.8μm、1.0μm、4.0μm、6.0μm与7.0μm。

然后将单面涂布β-锂霞石/PP，其厚度比分别为0.8/20、1.0/20、4.0/20、6.0/20与7.0/20，组装成不同膜厚的手机电池实验样品(电池型号为ICP063065，标称容量为1200毫安时)，进行常温90分钟充放电实际容量测试，并测试破膜温度、150℃/1hTD横向热收缩率与MD纵向热收缩率、实际充电容量与实际放电容量如表1所示。