[发明专利]一种具有耐高温涂层的锂离子电池隔膜及其制备方法

说明书

本发明提出了一种具有耐高温涂层的锂离子电池隔膜及其制备方法。本发明包括基膜和涂覆在基膜单侧或双侧的耐高温涂层；耐高温涂层包括无机陶瓷或玻璃纤维制备而成的无机材料涂层和镶嵌在无机材料涂层中的耐高温粘结剂胶块，耐高温粘结剂为芳纶1313、芳纶1414、芳纶1314、芳纶1413中的任意一种或几种。本发明中耐高温粘结剂增强了无机材料之间的粘结力以及无机材料与基膜之间的粘结力，有效防止了无机材料涂层脱落现象的发生，加固了无机材料涂层自身的结构强度；这种耐高温涂层的存在不仅增大了锂离子电池隔膜的强度，还提高了锂离子电池隔膜的耐温性能和电解液浸润性，有效提升了锂离子电池隔膜的安全性能和电池的循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料的技术领域，特别是指一种具有耐高温涂层的锂离子电池隔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池可以反复进行充放电，从而实现循环使用。随着环保理念的深入和电子科技的发展，锂离子电池的应用也越来越广。锂离子电池中，隔膜是其关键的内层组件之一，不仅提供锂离子传输的通道，而且能够防止正、负极接触发生短路，对锂离子电池的安全性起着非常重要的作用。

目前市场上的锂离子电池隔膜主要是采用以PE和PP为基体材料的聚烯烃类隔膜，该隔膜有着优良的化学稳定性、良好的机械性能以及成本较低等优点，但也存在着与电解液亲和性差、耐高温性差等问题。对于需要更高的电池性能和安全性能的动力电池而言，这种聚烯烃隔膜由于其热稳定性差已经无法满足动力电池高安全性的要求。

针对这种问题，现有技术中主要的解决方法是在聚烯烃隔膜的单面或者双面涂覆具有较高热稳定性的涂层，包括无机涂层或者有机高聚物涂层，市场上常见的是涂覆陶瓷或者涂覆PVDF(聚偏氟乙烯)。使用最多的是无机陶瓷涂覆隔膜，这种解决方法虽然在一定程度上改善了隔膜的耐高温性能，但是这种涂层存在与基材结合性能差和容易掉粉的问题。另外PVDF涂覆隔膜能够提高隔膜对电解液的浸润性，但是其耐热性也不高，在使用过程中依然存在安全隐患。

发明内容

本发明提出一种具有耐高温涂层的锂离子电池隔膜及其制备方法，解决了现有技术中无机陶瓷涂覆隔膜存在涂层与基材结合性能差、容易掉粉以及PVDF涂覆隔膜存在耐热性差而导致其具有安全隐患的问题。

本发明的一种具有耐高温涂层的锂离子电池隔膜，其技术方案是这样实现的：包括基膜和涂覆在所述基膜单侧或双侧的耐高温涂层；所述耐高温涂层包括无机陶瓷或玻璃纤维制备而成的无机材料涂层和镶嵌在无机材料涂层中的由耐高温粘结剂制备而成的胶块，所述无机陶瓷为无机陶瓷颗粒或无机陶瓷纤维，所述耐高温粘结剂为芳族聚酰胺粘结剂，所述芳族聚酰胺粘结剂为芳纶1313、芳纶1414、芳纶1314、芳纶1413中的任意一种或几种。

本发明的耐高温涂层包括无机材料涂层和镶嵌在其内的耐高温粘结剂制备而成的胶块，耐高温粘结剂为芳族聚酰胺粘结剂，芳族聚酰胺粘结剂具有大量的氨基氢，这些氨基氢与无机材料涂层表面的羰基形成氢键作用，起到了牢固的粘结作用，这种粘结剂使无机材料之间相互粘结，并使无机材料涂层牢固的粘结在基膜上，防止了无机材料的脱落，增强了无机材料之间的作用力，有效补强了无机材料涂层的缺陷，加固了无机材料涂层自身的结构强度，提高了无机材料涂层的耐高温性能。这种耐高温涂层的存在不仅增大了锂离子电池隔膜的强度，还大大提高了锂离子电池隔膜的耐温性能和电解液浸润性，有效提升了锂离子电池隔膜的安全性能和电池的循环性能。

作为一种优选的实施方案，所述耐高温涂层的总厚度为0.5～10μm。本发明的锂离子电池隔膜的结构中作为耐高温粘结剂的芳族聚酰胺不仅渗透到无机材料层的内部还渗透到无机材料涂层和基膜之间，耐高温芳纶作为粘结剂渗透到无机材料涂层骨架中，不额外增加厚度；该耐高温粘结剂在无机材料涂层的内部以非连续的形式存在，增强了无机材料之间的粘结力以及无机材料涂层和基膜之间的粘结力，直接起到粘结剂的作用，防止无机材料的脱落和脱粉；其粘结剂用量少，耐高温，镶嵌在无机材料涂层中，结构稳定，强度高，但是对隔膜的通透性没有明显影响。