[发明专利]具有多级孔结构的涂覆隔膜及其制备方法和用途

说明书

一种具有多级孔结构的涂覆隔膜及其制备方法和用途，该涂覆隔膜包括多孔膜基材和涂覆于多孔膜基材至少一个表面的聚合物涂覆层，聚合物涂覆层上分布有至少两种孔径的多级孔结构。本发明的涂覆隔膜具有较高的孔隙率和吸液保液量，有利于隔膜离子电导率和电池使用寿命的提高。

技术领域

本发明涉及电池隔膜技术领域，具体涉及一种具有多级孔结构的涂覆隔膜及其制备方法和用途。

背景技术

作为锂离子电池的重要组成部分，隔膜的组成和性能对电池的安全性及使用寿命等性能有着重要影响。为提高电池的使用寿命，最常用的是在隔膜的表面涂覆一层可形成多孔结构的聚合物层形成的涂覆隔膜，具有多孔结构聚合物层的涂覆隔膜可以提高隔膜的孔隙率，进而增加隔膜吸液量，提高相应电池的循环寿命。

一般的多孔结构聚合物层由于聚合物种类和制备方法的原因，形成的多孔结构聚合物层的孔径尺寸相对均匀，相应的涂覆隔膜的孔隙率和吸液量提高程度不大，对隔膜离子电导率和电池使用寿命的提高意义不大。

发明内容

本发明提供一种具有多级孔结构的涂覆隔膜及其制备方法和用途，该涂覆隔膜具有较高的孔隙率和吸液保液量，有利于隔膜离子电导率和电池使用寿命的提高。

根据第一方面，一种实施例中提供一种具有多级孔结构的涂覆隔膜，包括多孔膜基材和涂覆于上述多孔膜基材至少一个表面的聚合物涂覆层，上述聚合物涂覆层上分布有至少两种孔径的多级孔结构。

在优选实施例中，上述多孔膜基材选自聚烯烃单层或多层多孔膜、聚酯多孔膜、聚酰亚胺多孔膜和聚酰胺多孔膜中的一种或多种。

在优选实施例中，上述多孔膜基材的厚度为5-30μm，孔隙率范围为30％-90％，孔径范围为0.005-0.20μm。

在优选实施例中，上述聚合物涂覆层中聚合物选自共聚物和/或均聚物。

在优选实施例中，上述聚合物涂覆层中聚合物选自聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚醋酸乙烯酯和聚氧化乙烯中的一种或多种。

在优选实施例中，上述聚合物涂覆层由含有聚合物、粘结剂、表面活性剂、溶剂和至少两种非溶剂的涂布液涂覆于上述多孔膜基材至少一个表面并干燥形成，其中上述溶剂为可溶解上述聚合物的溶剂；上述非溶剂为相对于上述聚合物为贫溶剂的溶剂。

在优选实施例中，上述非溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇、丙二醇、三丙二醇、水、苯、甲苯、二甲苯、正己烷、环己烷、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和邻苯二甲酸酯。

在优选实施例中，上述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃、丙酮、甲乙酮、N-甲基吡咯烷酮、N,N,N’,N’-四甲基脲、二甲基亚砜、磷酸三乙酯、乙酸正丁酯、环己酮、二丙酮醇和丁内酯。

在优选实施例中，上述涂布液中固含量为1-25wt％。

在优选实施例中，上述溶剂与非溶剂的比例为50-99.9wt％。

在优选实施例中，上述粘结剂选自羧甲基纤维素、丁苯橡胶、环氧树脂、聚丙烯酸酯及它们的衍生物中的一种或多种。

在优选实施例中，上述表面活性剂选自环氧乙烷聚合物、聚醚类及含氟聚合物中的一种或多种。

在优选实施例中，上述聚合物涂覆层中上述粘结剂的含量为0.5-10wt％，上述表面活性剂的含量为0.05-5wt％。

根据第二方面，一种实施例中提供一种制备具有多级孔结构的涂覆隔膜的方法，包括：

(a)提供含有聚合物、粘结剂、表面活性剂、溶剂和至少两种非溶剂的涂布液，其中上述溶剂为可溶解上述聚合物的溶剂；上述非溶剂为相对于上述聚合物为贫溶剂的溶剂；