[发明专利]一种具有涂层的复合隔膜及制备方法和应用

说明书

本申请公开了一种具有涂层的复合隔膜及制备方法和应用。本申请的复合隔膜，包括基膜和涂覆在基膜至少一个表面的耐高温涂层，耐高温涂层由表面接枝聚乙二醇的纳米纤维素晶体涂布而成。本申请的复合隔膜，创造性的采用表面接枝聚乙二醇的纳米纤维素晶体制备耐高温涂层，纳米纤维素晶体与基膜的界面结合力更好，提高了复合隔膜整体的剥离强度，在保留涂层耐高温等特征的同时，又解决了涂层脱落、掉粉问题。表面接枝聚乙二醇的纳米纤维素晶体相比陶瓷在水中的分散效果更好，使得复合隔膜均匀性更好。采用表面接枝聚乙二醇的纳米纤维素晶体形成的涂层液体传导速率快，吸液能力强，吸收电解液后形成凝胶状，使得复合隔膜能更好的贴合在电极表面。

技术领域

本申请涉及锂离子电池隔膜领域，特别是涉及一种具有涂层的复合隔膜及制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池隔膜是一种多孔膜。锂离子电池隔膜在锂离子电池中的主要作用是隔离电池正负极，防止电池内部短路；提供锂离子在充放电过程中的迁移的通道，允许锂离子通过。前商业化的隔膜主要分为干法单向拉伸隔膜、湿法双向拉伸隔膜。参见专利US5480745、JP2004323820。

为进一步提高锂电池隔膜吸收电解液的能力、提升隔膜的热稳定性以及抵抗锂枝晶的能力，通常在隔膜表面复合耐高温涂层。陶瓷由于可以在水中分散，环保性好，目前已经广泛用于隔膜的涂覆，以制备成热稳定性好的耐高温陶瓷涂层隔膜。但陶瓷作为无机材料，密度大，陶瓷颗粒之间无应力传导，使得陶瓷涂层隔膜的力学强度下降严重；而且陶瓷颗粒无机材料与有机隔膜基膜的相容性差，使得陶瓷颗粒容易脱落，即掉粉，致使陶瓷涂层隔膜的耐高温性能下降，影响电池性能。

发明内容

本申请的目的是提供一种新的具有涂层的复合隔膜及制备方法和应用。

为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：

本申请的一方面公开了一种复合隔膜，包括基膜和涂覆在基膜至少一个表面的耐高温涂层，其中，耐高温涂层由表面接枝聚乙二醇的纳米纤维素晶体涂布而成。

需要说明的是，本申请创造性的采用表面接枝聚乙二醇的纳米纤维素晶体制备耐高温涂层，一方面，使得本申请的复合隔膜热稳定性好、耐高温、具有较好的抵抗锂枝晶的能力；另一方面，纳米纤维素晶体本身与基膜的界面结合力强，经过表面接枝聚乙二醇后进一步加强了与基膜的界面结合力，使得形成的复合隔膜不易脱落，无掉粉现象。此外，纳米纤维素晶体的纤维状结构使得其液体传导速率快，吸液能力强，而且吸收电解液后容易形成凝胶状，能够更好的贴合在电极表面；其中，吸液速率快能提高电池生产的效率；吸液率高可以加速电池充放电的速率并提高电池寿命；形成凝胶状即胶黏状态有利于贴合电极表面，贴合后可以提高内阻的一致性。此外，本申请采用的表面接枝聚乙二醇的纳米纤维素晶体，在水中的分散效果更好，使得制备的涂层更均匀，进而使得本申请的复合隔膜性能更加稳定可靠。

优选的，本申请的复合隔膜在180度角度的剥离强度大于40N/m。

需要说明的是，本申请的复合隔膜，由于采用表面接枝聚乙二醇的纳米纤维素晶体制备耐高温涂层，使得耐高温涂层与基膜的结合力更好，不易脱落，无掉粉现象，并且，本申请的实现方式中，本申请复合隔膜在180度角度的剥离强度大于40N/m，本申请的实施例中甚至高达75N/m，耐高温涂层与基膜的结合力强，保障了复合隔膜的各项性能，避免了耐高温涂层脱落对隔膜或电池的影响。

优选的，基膜为聚烯烃微孔膜。更优选的，聚烯烃微孔膜为聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜或者聚乙烯微孔膜和聚丙烯微孔膜组成的两层或多层复合膜。

优选的，基膜的厚度为5-60μm，孔隙率为10％-60％，孔径为0.01-0.5μm。

本申请的另一面公开了本申请的复合隔膜在锂离子电池中的应用。

本申请的另一面公开了一种采用本申请的复合隔膜的锂离子电池。