[发明专利]一种电池双层隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种电池双层隔膜及其制备方法，所述双层隔膜包括第一层隔膜以及在第一层隔膜上制备的第二层隔膜，其中，所述第一层隔膜为添加BN的第一聚合物基材，所述第二层隔膜为添加ZrO₂的第二聚合物基材。通过调整无机添加剂及其比例，本发明提供的电池双层隔膜具备出色的热稳定性和机械稳定性以及优异的电化学性能，从而使电池具有高倍率和长寿命。并且，本发明提供的电池双层隔膜的制备方法工艺简单，易于实施，能够提高生产效率并节约成本。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电池双层隔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池因具有高比能量、长循环寿命且能够安全可靠的快速充放电而成为新型电源的首选，被广泛应用于便携式电子产品如手机、笔记本电脑等所需的充电电池，以及电动汽车、混合动力汽车等所需的动力电源等。

锂离子电池主要由正极材料、负极材料、电解质及隔膜组成，在正负极材料没有较大改善的前提下，隔膜性能的提高可以解决锂离子电池由内部短路造成的安全问题，同时还可以改善电池的充放电性能。目前锂离子电池主要使用的隔膜为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烯烃隔膜，此类隔膜的性价比虽高，但与液体电解质的相容性差，高温下的热稳定性差。由于这些局限，聚偏氟乙烯基聚合物因其与液体电解质的亲和力强、与电极的粘附性好、化学稳定性强等优点，成为了传统隔膜的替代品，但此类隔膜孔隙结构较少、机械强度低、热收缩剧烈等问题成为限制其广泛应用的瓶颈。

通过添加无机材料改性的聚偏氟乙烯基聚合物隔膜具有较高的机械强度和较小的热收缩，但离子电导率不足以实现电池的高倍率性能，目前所研制的无机添加剂对聚合物机械强度的提高，在实际应用上仍不能满足对锂枝晶生长和渗透过程的耐受，从而严重影响电池的稳定性和循环性能。

为克服上述局限，设计出在每一层中加入无机添加剂的双层隔膜，并使其具备高的离子迁移率、热稳定性及超强的机械性能是解决问题的可行方案。

发明内容

本发明提出了一种电池双层隔膜，其主要用作电池隔膜或凝胶电解质，电池包括一次电池和二次电池，如锂离子电池等。所述电池双层隔膜包括第一层隔膜以及在第一层隔膜上制备的第二层隔膜。所述第一层隔膜为添加无机添加剂氮化硼BN的第一聚合物基材，所述第二层隔膜为添加无机添加剂二氧化锆ZrO₂的第二聚合物基材。

优选的，所述第一层隔膜中，第一聚合物基材含量为92％～98％，BN的含量为2％～8％。并且，所述BN是添加在所述第一聚合物基材加入到溶剂后加热搅拌所形成的胶体溶液I中，因此第一聚合物基材可以更好地与BN相互作用，提高所制得隔膜的孔隙率，最终提高电池的循环性能。

优选的，所述第二层隔膜中，第二聚合物基材含量为92％～98％，ZrO₂的含量为2％～8％。并且，所述ZrO₂是添加在所述第二聚合物基材加入到溶剂后加热搅拌所形成的胶体溶液II中，因此第二聚合物基材可以更好地与ZrO₂相互作用，提高所制得隔膜的孔隙率，最终提高电池的循环性能。

优选的，所述第一聚合物基材和所述第二聚合物基材均选自聚偏氟乙烯PVDF和聚偏氟乙烯-六氟丙烯PVDF-HFP中的一种或两种。PVDF化学式为(-CH₂CF₂-)_n，PVDF-HFP化学式为(-CH₂CF₂-)_x[-CF₂CF(CF₃)-]_y。PVDF-HFP分子链上的氟原子吸电子能力强，能更好的与添加剂相互作用，所制出的隔膜孔隙率高、孔径容量大，有优异的吸液性能，并且和电极有更高的适配性，从而有效的提高电池的循环性能。