[实用新型]一种锂离子电池复合隔膜

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种锂离子电池复合隔膜。

背景技术

锂离子电池已广泛用于消费电子、电动工具和电动车等行业，具有工作电压高、能量密度高、循环寿命长、功率高和绿色环保等优点。随着锂离子电池应用越来越广泛，其面临更高能量密度及更高安全性能的挑战。隔膜是锂离子电池重要原材料之一，隔膜的厚度、耐热性、机械强度和孔隙率等指标对电池的能量密度、安全性能、内阻及功率性能等具有重要的影响。

目前，锂离子电池隔膜多为聚烯烃材质，包括聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)等。传统PE隔膜的闭孔温度在130℃左右，破膜温度在140℃左右；传统PP隔膜的闭孔温度在145℃左右，破膜温度在170℃左右。传统PE隔膜与PP隔膜，不仅热收缩率较高，设计电池时隔膜预留尺寸较大，而且体积能量密度小，一旦发生热失控，电池温度会迅速攀升。近几年，陶瓷隔膜逐渐兴起，在聚烯烃膜外面涂覆陶瓷涂层可以有效改善隔膜的热稳定性，从而在一定程度上改善电池的安全性能，但是其远远不能满足电池热失控时对隔膜的低热收缩率的需求。

无纺布隔膜耐热性优势明显高于聚烯烃隔膜，其基材通常选用聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PET，熔点高达250℃)、聚酰亚胺(简称PI，熔点超过500℃)和纤维素(熔点340℃)，同时，由于其三维孔结构，可有效提高保液率，近几年越来越受到锂电池业的关注。但无纺布隔膜的抗拉强度与穿刺强度均低于聚烯烃隔膜，加工过程中容易破损，易造成电池的短路率增加的缺陷；而且，由于无纺布隔膜的造孔不均匀、孔隙率较高，透气度较大，易导致无纺布隔膜电池的自放电率增加，其容量保持率及恢复率均难以与聚烯烃隔膜媲美。此外，无纺布隔膜电池一般采用传统测试短路的方法，很难判断芯包是否真的短路，给良品电池筛选造成很大困扰，也为后续电池出货埋下安全隐患。为解决上述问题，目前现有技术中也存在多层复合膜，但其结构简单，隔膜功能性不够全面，无法满足电池对隔膜的各方面要求。例如中国专利文献CN204361159U中公开了一种锂电池隔膜，该隔膜为在无纺布基材的上下表面分别设有一高分子材料，虽然该隔膜的性能有一定的提高，但是其隔膜功能性不够全面；中国专利文献CN104466065A也公开了一种锂电池隔膜，其无纺布基层是陶瓷复合聚丙烯纤维制成的，两侧同时压合聚乙烯薄膜，该专利基材虽是无纺布，但材质聚丙烯无法承受180℃以上高温，隔膜热收缩效果不理想。上述问题亟待解决。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术的缺陷中无纺布隔膜的拉伸强度和穿刺强度低；加工过程中易破损，造成电池的短路率增加；孔隙不均匀，孔隙率较高，透气度较大，易导致无纺布隔膜电池的自放电率增加，容量保持率和恢复率低；以及现有的复合隔膜结构简单，隔膜功能性不够全面，无法满足电池对隔膜的各方面要求的缺陷，提供了一种锂离子电池复合隔膜。本实用新型的复合隔膜综合性能优异，如耐高温、热收缩率高、热稳定性好、孔隙率高，机械强度、抗拉强度与穿刺强度得到很大提升，吸液量及电解液保持能力较传统聚烯烃膜有大幅提升，可改善电池的安全性能、透气度、电池制备过程中短路率高的问题。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题。

本实用新型提供了一种锂离子电池复合隔膜，其至少包括一加强层、一无机颗粒层和一无纺布基层。

其中，所述锂离子电池复合隔膜较佳地为结构一，所述结构一包括依次连接的：第一加强层、第一无机颗粒层和无纺布基层。较佳地所述结构一中还包括依次连接的第二无机颗粒层和/或第二加强层，其中，所述无纺布基层与“第二无机颗粒层或第二加强层”连接。

其中，所述锂离子电池复合隔膜较佳地为结构二，所述结构二包括依次连接的：第一加强层、无纺布基层和第一无机颗粒层。

其中，所述锂离子电池复合隔膜较佳地为结构三，所述结构三包括依次连接的：第一无机颗粒层、第一加强层和无纺布基层。较佳地所述结构三中还包括依次连接的第二加强层和/或第二无机颗粒层，其中，所述无纺布基层与“第二加强层或第二无机颗粒层”连接。

其中，所述加强层均为多孔结构，其材质可为本领域常规，较佳地为聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯。

其中，所述加强层的厚度可为本领域常规，较佳地为0.5～20μm，更佳地为5～10μm。

其中，所述加强层的孔隙率可为本领域常规，较佳地为10～80％，更佳地为10～60％，最佳地为20～40％。