[发明专利]多孔隔膜及其制备方法和锂离子电池

说明书

本公开涉及一种多孔隔膜及其制备方法和锂离子电池，该多孔隔膜包括聚烯烃基膜和覆于所述聚烯烃基膜表面的聚合物多孔粘结层，所述聚合物多孔粘结层为多层丝网状交织结构，具有平均孔径为0.2～10μm的孔，孔隙率为60～95％。该多孔隔膜具有特殊的形貌结构和较大的孔隙率，使其整体均匀性和透气性更好，由该多孔隔膜制备的锂离子电池具有较好的循环性能与倍率性能。

技术领域

本公开涉及电池领域，具体地，涉及一种多孔隔膜及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

在锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。锂离子电池隔膜具有大量曲折贯通的微孔，能够保证电解质离子自由通过形成充放电回路；而在电池过度充电或者温度升高时，隔膜通过闭孔功能将电池的正极和负极分开以防止其直接接触而短路，达到阻隔电流传导，防止电池过热甚至爆炸的作用。传统的隔膜造孔方法为将粘结层整个浸入水中，该法过于剧烈，容易造成粘结层离皮的现象。

CN201610233725.4公开了一种电池隔膜涂层的制备技术，以聚烯烃为基膜，在基膜上方通过浸涂的方法在两侧涂覆上多孔无机陶瓷，之后在多孔无机陶瓷的表面再次采取浸涂的方法涂覆上胶层，通过控制干燥条件，来调控胶层的孔径和孔隙率。该控制孔径的方法在行业中俗称控制蒸发沉淀法，业内常用于制备丙酮体系聚偏氟乙烯涂层。该法的缺点在于浸涂即将隔膜整个浸没入胶液中，取出后胶液因为粘性会附着在隔膜表面，干燥后即成为涂层，不方便精确控制涂层的厚度和面密度。此外由于是敞开体系浸入式涂覆，且工业上为了生产效率常采用低沸点的溶剂(如丙酮)，因此不能很好的回收有机溶剂，提高了隔膜涂层产品的成本和废液处理的困难程度。

CN201510069135.8公开了一种在无纺布基膜上采用浸没式相分离法制备多孔有机涂层的技术。该法首先采用静电纺丝法对无纺布进行改性，之后将聚合物和陶瓷混合配制成浆料，涂覆在改性隔膜表面，最后将隔膜浸没在非溶剂中，通过非溶剂和溶剂的置换，制备多孔涂层。该法存在以下不足：第一，无纺布材料与现行的锂电池多孔聚烯烃隔膜体系暂不兼容；第二，静电纺丝法设备成本高，占地面积大，生产效率低，且实际工业生产中很容易受到外界干扰，不适合大规模工业生产；第三，直接将隔膜浸入在非溶剂中的相分离过程过于剧烈，不易得到较为均一的隔膜涂层；另外，在浸没分离过程中，有机溶剂在浸没浴中的浓度会逐渐升高，这将对隔膜涂层形貌带来较为不利的影响，此外对浸没浴槽进行更换纯净的浸没浴也会影响到隔膜涂层的连续生产过程。

发明内容

本公开的目的是提供一种多孔隔膜及其制备方法和锂离子电池。该多孔隔膜具有特殊的形貌结构和较大的孔隙率，使其整体均匀性和透气性更好。由该多孔隔膜制备的锂离子电池具有较好的循环性能与倍率性能。

为了实现上述目的，本公开第一方面：提供一种多孔隔膜，包括聚烯烃基膜和覆于所述聚烯烃基膜表面的聚合物多孔粘结层，所述聚合物多孔粘结层为多层丝网状交织结构，具有平均孔径为0.2～10μm的孔，孔隙率为60～95％。

可选地，所述聚合物多孔粘结层含有多个聚集点，所述聚合物多孔粘结层以所述多个聚集点为中心呈现放射状丝网交织结构。

可选地，相邻两个所述聚集点之间的间距为300～10000nm；所述聚集点的直径为10～10000nm。

可选地，所述多孔隔膜的透气率为100～500sec/100mL。

可选地，所述聚合物多孔粘结层中的聚合物为聚偏氟乙烯均聚物和/或聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物。

可选地，所述聚合物多孔粘结层的厚度为0.1～5μm，优选为0.3～3μm；面密度为0.2～6g/m²，优选为0.3～3.5g/m²。