[发明专利]一种锂电池隔膜

说明书

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种复合隔膜。本发明提供的复合隔膜，通过设置分别在较低、较高温度下发生闭孔的第一微孔层和第二微孔层，并设计耐热膜，同时获得了理想的闭孔温度和较佳的热稳定性。该复合隔膜的第一微孔层使隔膜具有了较低的第一闭孔温度，能够在第一时间即阻止锂离子的迁移，而因热惯性原因及高温条件下电解液与正、负极发生放热反应会导致电芯温度继续升高；在达到第二闭孔温度时隔膜实现二重闭孔，确保在第一微孔层失效时仍能够持续性的阻止锂离子的迁移，避免出现电流继续增大等问题；而耐热膜则可以实现高温下隔膜的结构形态，避免第一微孔层和第二微孔层热收缩导致的隔膜变形而造成正负极相通短路。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种复合隔膜。

背景技术

锂电池因具有能量密度高和循环寿命长等优点，被大量应用于移动电子设备和动力装置中。然而近期频繁发生的锂电池爆炸事故，则警示人们需要进一步提高锂电池的安全性能。

锂电池包括目前处于研究热点的锂硫电池和已广泛应用的锂离子电池。此二者均是由正极、负极、隔膜和电解液组成，隔膜具有微孔结构，能够使锂离子顺利通过而电子无法通过，正是锂离子在正、负极之间的移动实现了电池的充电和放电，因此隔膜对锂电池的安全性能具有非常重要的影响。当锂电池在发生过充或内外短路导致电芯温度升高时，隔膜能够迅速关闭微孔，使电阻上升2～3个数量级，从而切断电流，防止电池内部温度因电流过大而进一步上升，进而引起起火爆炸事故的发生。所以，充分应用锂电池隔膜的闭孔性能是保证电池安全性能的重要手段。

锂电池隔膜在升温情况下发生闭孔的必要条件是隔膜所用的材质能够在温度达到某一值时发生收缩，从而关闭微孔。然而，由于热惯性以及高温条件下电解液易与正、负极发生放热反应的原因，电芯温度会在隔膜闭孔后继续升高，随着温度的升高，隔膜会继续收缩，当热收缩严重时，隔膜就无法达到原来的隔绝效果而造成锂离子继续在正、负极之间迁移或正、负极直接接触导致发生短路，所以隔膜热缩后应当依然保持一定的结构强度，不能热缩太大甚至熔化。隔膜的闭孔温度越低则能越早的阻断锂离子的迁移从而越早的阻断电流，防止温度继续上升；但闭孔温度越低往往意味着隔膜材质随温度升高而发生收缩的程度越高，破膜温度也就越低，这又与保持结构强度矛盾。

为此，中国专利文献CN106025149A公开了一种耐高温复合锂电池隔膜及其制备方法。该锂电池隔膜通过在隔膜基膜的至少一个表面涂覆耐高温树脂层，提高了隔膜的强度和耐热性能，破膜温度可达到400℃，减少了锂电池因隔膜热缩导致内部短路的可能，提高其热安全性。然而，该技术制得的隔膜仅发生一次闭孔，当电芯温度继续升高时就只能依靠基膜表面涂覆的耐高温树脂层来维持隔膜的形状，但由于基膜与树脂层之间仅依靠物理作用贴合，所以在温度惯性升高时基膜的继续收缩甚至熔化无法得到控制，仍有可能因基膜的阻隔失效导致电流过大或正负极短路，并且该技术中隔膜的制备方法也较为复杂。

所以，如何能够得到一种闭孔温度低但热稳定性好、阻隔性能持久的电池隔膜，仍然是本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中锂电池隔膜无法兼顾低闭孔温度与高热稳定性的缺陷，从而提供一种热稳定性能良好并能够实现阶段性闭孔的多重保护隔膜。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种复合隔膜，包括可受热闭孔的微孔膜以及设置在所述微孔膜至少一个表面上的耐热膜，所述微孔膜包括层叠设置的第一微孔层和第二微孔层，所述第一微孔层具有第一闭孔温度，所述第二微孔层具有第二闭孔温度，所述第一闭孔温度不等于所述第二闭孔温度。

本发明提供的复合隔膜，通过设置分别在较低、较高温度下发生闭孔的第一微孔层和第二微孔层，并设计耐热膜，同时获得了理想的闭孔温度和较佳的热稳定性。