[发明专利]一种溶胶涂层隔膜及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种溶胶涂层隔膜及其制备方法和用途。所述隔膜含有隔膜基材和涂覆在所述隔膜基材上的溶胶涂层。

技术领域

本发明涉及电化学领域，尤其涉及一种溶胶涂层隔膜及其制备方法和用途。

背景技术

由于具有较好的化学稳定性和优异的物理性能，微孔聚乙烯膜被广泛的应用于二次锂离子电池，如：手机电池、笔记本电池、电动工具电池及动力汽车电池。在锂离子电池中，隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响着电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高锂离子电池的综合性能具有重要的作用。

目前，随着动力汽车在生活中的广泛应用，由于较大数量串并联电池组的出现，锂离子电池的一致性和安全性能备受关注，而锂离子电池中作为隔断正负极材料的隔膜对电池的安全性的要求则越来越高，尤其是隔膜的耐高温性能和与正负极界面间接触性能。而锂离子电池使用的隔膜一般为聚烯烃基微孔膜，由于这种聚烯烃基微孔膜熔点低于150℃，故其容易带来以下缺陷：当电池温度因内部或外部因素而升高时，这种隔膜会收缩或熔融，使得隔膜的体积变化。隔膜的收缩或熔融导致正极和负极之间的直接接触，从而产生内部短路，进而引起电池鼓胀、燃烧、爆炸等意外事故的发生。另外由于隔膜与正负极片在电池中主要是靠电池设计时预留尺寸方法设计，在电池制作完成后依靠正负极片吸液膨胀后，将正负极与隔膜通过压力的方式连接，使得中间的间隙不受控，无法保持电池的一致性。而动力汽车电池由于数量多、一致性差，造成BMS系统无法管控，进而造成安全事故。

为了满足提高电池耐热性能的要求，一般需要比较密集的陶瓷粒子，这使得仅涂覆有陶瓷材料层的隔膜即使在热压的情况下，也不能与电极之间形成良好的粘接作用，仍然会有隔膜与电极错层的危险。因此，本领域迫切需要寻找一些具有耐高温和良好粘接作用的隔膜涂层，可以有效防止隔膜与电极的错层，进一步提高电池的安全性能。

发明内容

本发明旨在提供一种高稳定性的锂离子电池用的溶胶涂层隔膜，其具有较好的电池性能(例如安全性、电池一致性等等)。

本发明另一个目的是改善隔膜的热稳定性能，提升电池安全性能；又能提供一种改善隔膜与正负极间的接触界面，来提高电池的一致性，最终使得电池安全性的提升。

在本发明的第一方面，提供了一种溶胶涂层隔膜，所述隔膜含有隔膜基材和涂覆在所述隔膜基材上的溶胶涂层。

在另一优选例中，所述溶胶涂层含有无机溶胶颗粒和水性粘合剂；更优选地，所述溶胶涂层还含有表面活性剂；所述表面活性剂选自下述一种或两种以上：聚乙二醇(PEG)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、烷基聚氧乙烯醚、氟碳表面活性剂。

在另一优选例中，上述无机溶胶颗粒的D10＞100nm。

在另一优选例中，上述无机溶胶颗粒粒径为50-150nm；更优选80-120nm。

在另一优选例中，所述无机溶胶颗粒和水性粘合剂的重量比为10-50﹕1；更优选为10-30﹕1；最优选为20-30﹕1。

在另一优选例中，所述无机溶胶颗粒选自三氧化二铝、二氧化硅、硫酸钡、勃姆石、氧化镁或氢氧化镁；所述水性粘合剂选自选自下述的一种或两种以上：聚氨酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸类、聚氨酯丙烯酸酯、聚丙烯酸酯共聚乳液。

在另一优选例中，所述溶胶涂层厚度为1-8μm；更优选为1-4μm；最优选为1-2μm。