[发明专利]隔膜及其制备方法、锂电池

说明书

本发明提供了一种隔膜及其制备方法、锂电池。该隔膜包括基膜层和涂覆于基膜层表面的纳米纤维层；其中，基膜层含有基膜和分散于基膜中的第一电活性聚合物；纳米纤维层含有纳米纤维和包覆于纳米纤维的第二电活性聚合物；其中，第一电活性聚合物包括下述中的至少一种：聚苯撑、聚萘芬、及其衍生物；和/或第二电活性聚合物包括下述中的至少一种：聚苯胺、聚吡咯、聚乙炔、及其衍生物。上述隔膜一方面因为采用了纳米纤维，由于纳米纤维的形状结构，使隔膜的孔径分布均匀；另一方面由于纳米纤维具有优异的吸液保液性能，从而提高了隔膜的离子电导率；与此同时，由于含有第一电活性聚合物和第二电活性聚合物，使隔膜具有防过充的作用。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种隔膜及其制备方法、锂电池。

背景技术

三元锂离子电池因具有高能量密度、高工作电压、使用寿命长、无记忆效应、续航里程长等优点正在强势崛起，且已被用于混合动力汽车和纯电动汽车。然而，三元锂离子电池频繁发生爆炸起火事件，安全问题制约了其快速发展。

研究表明，过充电是导致锂电池不安全的重要因素。当电池处于过充状态时，阴极脱锂电势随过充程度增加而迅速上升，超过一定限度后，引起电池内部电解液的不可逆氧化分解，产生可燃性气体并放出大量的热，导致电池内部温度及压力上升，并引发一系列放热反应，从而导致电池内部热失控。当然过充电也是导致三元锂离子电池不安全的重要因素。

隔膜是锂离子电池内部关键组件之一，作为锂离子传输通道，并防止正负极接触发生短路，对电池安全性起着非常重要的作用。因此，通过改性隔膜来解决锂离子电池过充电问题的研究受到越来越多的关注。

现有技术采用具有电压敏感特性的导电聚合物来改性隔膜，以改善锂离子电池过充电问题。但是采用具有电压敏感特性的导电聚合物改性隔膜一方面存在具有堵孔和盲孔，从而导致电池内阻增大、通过隔膜的电流密度不均匀的技术问题，降低了锂离子电池的低温容量保持率；另一方面还存在保液性差，使隔膜的离子导电率降低的技术问题，同样也降低了锂离子电池的低温容量保持率。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种隔膜及其制备方法、锂电池，以解决现有技术中采用具有电压敏感特性的导电聚合物改性隔膜存在的堵孔和盲孔问题以及保液性差的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种隔膜，包括基膜层和涂覆于基膜层表面的纳米纤维层；其中，基膜层含有基膜和分散于基膜中的第一电活性聚合物；纳米纤维层含有纳米纤维和包覆纳米纤维的第二电活性聚合物；其中，

第一电活性聚合物包括下述中的至少一种：聚苯撑、聚萘芬、及其衍生物；和/或

第二电活性聚合物包括下述中的至少一种：聚苯胺、聚吡咯、聚乙炔、及其衍生物。

进一步地，根据本发明的隔膜，基膜包括聚烯烃树脂。

进一步地，根据本发明的隔膜，基膜层的厚度为5～15μm，基膜层的孔隙率为30～60％，基膜层中孔的孔径为40～80nm。

进一步地，根据本发明的隔膜，纳米纤维的直径为10～100nm、长度为0.1～5μm。

进一步地，根据本发明的隔膜，隔膜的厚度为6～25μm、孔隙率为35～65％、孔径为40～80nm。

为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种隔膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1：提供含有第一电活性聚合物的基膜层；

步骤S2：提供含有纳米纤维和第二电活性聚合物的纳米纤维浆料，第二电活性聚合物包覆纳米纤维；

步骤S3：将纳米纤维浆料涂覆于基膜层表面，干燥后得到隔膜；其中，

第一电活性聚合物包括下述中的至少一种：聚苯撑、聚萘芬、及其衍生物；和/或