[发明专利]锂电池用隔膜、制备方法以及锂离子电池

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种锂电池用隔膜、制备方法以及锂离子电池。本发明的锂电池用隔膜为双层膜结构，包括高分子聚合物膜和聚四氟乙烯微孔膜，所述高分子聚合物膜和聚四氟乙烯微孔膜之间涂覆有粘结剂。本发明的隔膜同时具备两种子膜的优点，除拥有较低温闭合功能、较高强度外，还拥有优越的耐高温性能，能在200℃下稳定使用，250℃下保持完整的结构，大幅提升电池的安全性能，确保电池在针刺、冲击等不良情况下的安全性。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂电池用隔膜、制备方法以及锂离子电池。

背景技术

在现有的二次电池体系中，无论从发展空间，还是从寿命、比能量、工作电压和自放电率等技术指标来看，锂离子电池都是当前最有竞争力的二次电池，被广泛应用于各个领域中。随着电子科技的不断发展，对锂离子电池也提出了更高的要求，需要更高的能量密度、更好的循环寿命、更好的高低温充放电性能和安全性能等。

随着现有的锂离子电池能量密度的提高，其安全性能也受到很大的影响，比如锂电池能量密度很高，如果发生热失控反应，放出很高的热量容易导致不安全行为发生；再有锂离子电池由于采用有机电解质体系，有机溶剂是碳氢化合物，易发生氧化，并且溶剂易燃，热失控时容易引起电池着火，甚至燃烧、爆炸；过充电反应会使正极材料结构发生变化而使材料具有很强的氧化作用，使电解液中溶剂发生强烈氯化，并且这种作用是不可逆的，反应引发的热量如果积累会存在引发热失控的危险。

目前，提高锂电池安全性能的方法主要有采用安全电解液、开发稳定性好的正负极活性物质、改变电池结构以及使用热敏材料等手段，而采用拥有优越高温性能的隔膜更是一种有效的办法。

电芯中隔膜置于电池正负极之间，保证电解质中离子的通过，并阻断正负极的直接接触以防止发生短路。当电池受到冲击、挤压或者针刺时会导致隔膜破裂，使电池发生内短路，瞬间释放大量的热量将诱发电池内物质强烈的分解和氧化还原反应，此时电池处于热失控中。传统的锂电池用隔膜熔化温度低，并且热缩率高，当电池内温度迅速升高时，传统隔膜受热大量收缩甚至碳化，使破裂处正负极片接触面积增大，内短路现象进一步加剧，此时电池往往会发生燃烧或爆炸。

为了提升隔膜的高温性能，常以传统隔膜为基体，通过表面涂覆高分子聚合物或金属氧化物颗粒(陶瓷隔膜)的方法，来提升隔膜性能。虽然改良后的隔膜热缩率以及耐高温性能得到一定的提升，但其基体的特性决定了这两种隔膜无法解决电池的安全问题，往往在基体没实现闭合隔断时，隔膜破裂处已无法维持原形态，使电池热失控加剧，最终导致电池爆炸或燃烧。总而言之，现有的锂电池用隔膜的安全性能还未能达到较为理想的效果，还有待于进一步改善和提高。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种锂电池用隔膜，具有双层独立子膜结构，由高分子聚合物膜和聚四氟乙烯微孔膜粘结而成，可以改善电池的安全性能，确保电池在挤压、冲击等不良情况下的安全性。

本发明的第二目的在于提供一种锂电池用隔膜的制备方法，工艺简单、易操作，对设备要求低，环境友好，易于实现工业化规模生产。

本发明的第三目的在于提供一种锂离子电池，将所述的锂电池用隔膜应用在锂离子电池中，能够提高锂离子电池的使用寿命，并大幅提高电池的安全性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种锂电池用隔膜，所述隔膜为双层膜结构，包括高分子聚合物膜和聚四氟乙烯微孔膜，所述高分子聚合物膜和聚四氟乙烯微孔膜之间涂覆有粘结剂。

作为进一步优选技术方案，所述高分子聚合物膜的基体材料选自聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯和聚酰亚胺中的至少一种。

作为进一步优选技术方案，所述粘结剂为PVDF－HFP溶液。