[发明专利]一种多孔膜、其制备方法及锂电池

说明书

本发明提供一种多孔膜，包括基材及涂覆层，所述涂覆层的原料包括对位芳纶、间位芳纶及多卤代化合物。本发明所得的多孔膜具有良好的透气率、耐高温性及锂离子电导率，利用本发明所述多孔膜得到的锂电池具有良好的安全性、循环寿命及倍率性能。

技术领域

本发明涉及一种多孔膜、其制备方法及锂电池。

背景技术

随着电动汽车的逐渐普及，作为动力来源的锂离子电池也向着高能量密度、高容量及高安全的方向发展，这对锂离子电池中的电极材料及隔膜提出了更高的要求。

锂离子电池中隔膜作为隔绝正极和负极的部件，在整个电池体系中起着十分重要的作用。首先，隔膜自身必须轻薄且保持很好的强度，在电池中占据很少空间，这就有利于电池具有较高的能量密度，且可以阻止正极或负极上的颗粒穿过隔膜导致电池短路，特别是防止因负极析锂造成的锂枝晶而造成短路。同时要求隔膜具有良好的锂离子通过率，保证电池有良好的充放电性能，这就要求隔膜内部具有较高的孔隙率能够保证在电池中锂离子能够正常在正负极之间来回移动，保证电池具有良好的倍率性能。

目前，隔膜主要采用高分子材料作为原材料，如PP，PE等，通过干法或者湿法制得多孔膜，采用单层或多层设计得到各种各样的隔膜产品，并在不同领域得到应用。但是PP，PE材质由于熔点低，不能满足二次锂离子电池日益提高的高安全性要求。

现有技术中，为了提高隔膜的热稳定性，降低隔膜在高温条件下的收缩率，将陶瓷材料涂覆在基材上来改善隔膜的高温性能。目前涂覆隔膜基材普遍采用PP，PE制成的普通隔膜或PET材质的无纺布，通过添加粘结剂在基材上涂覆各种陶瓷材料，如氧化铝、勃姆石、碳酸钡、氧化硅等无机材料。粘结剂一般采用传统油性粘结剂如PVDF，水系SBR，CMC及聚丙烯酸酯类产品。这类粘结剂产品都属线性高分子或者以微球形式存在，粘结能力不是很强，而且该类高分子受温度影响很大，在高温下易熔融，分解，从而影响粘结效果。

此外，除了在基材上涂覆陶瓷材料外，耐高温高分子材料也成为候选材料，比如PVDF、芳纶、聚酰亚胺或亚克力等。芳纶作为一种耐高温聚合物，在高温下具有良好的稳定性而且不易燃烧，因此该聚合物可以为一种良好的隔膜涂覆材料。

在芳纶纤维中加入粘结剂制成浆料然后将此浆料涂覆在基膜表面，所用粘结剂为普通高分子材料如PVDF，水性粘结剂SBR，CMC及聚丙烯酸酯类产品。为了保证涂层具有一定的锂离子通过率，涂层粘结剂含量不能太高，由于现有粘结剂热稳定性较差，在较高温度下就发生分解，导致在较高温度下隔膜涂层变得松散从而影响涂覆隔膜的热稳定性。所以现有粘结剂不能匹配芳纶纤维，不能完全发挥其真正作用。

发明内容

本发明提供了一种多孔膜，包括基材及涂覆层，所述涂覆层的原料包括对位芳纶、间位芳纶及多卤代化合物。

本发明使用间位芳纶作为粘结剂，使用对位芳纶、间位芳纶及多卤代化合物作为原料得到芳纶涂覆层，相比现有技术中常用的陶瓷涂覆层，不仅显著减轻了多孔膜的重量，提高多孔膜的透气率、耐高温性及锂离子电导率，且利用本发明所述多孔膜得到的锂电池具有良好的安全性、循环寿命及倍率性能。

作为一种实施方式，所述多孔膜的透气率为100s/100mL～500s/100mL。

作为一种实施方式，所述多孔膜的透气率为150s/100mL～350s/100mL。

作为一种实施方式，所述多孔膜的纵向收缩率为0.1％～1.0％；所述多孔膜的横向收缩率为0.3％～1.5％。

作为一种实施方式，所述多孔膜的纵向收缩率为0.1％～0.7％；所述多孔膜的横向收缩率为0.3％～0.8％。

作为一种实施方式，所述对位芳纶选自聚对苯二甲酰对苯二胺、聚对苯甲酰胺、聚对苯甲酰胺及聚对苯二甲酰-4,4’-联苯二胺中至少一种。