[发明专利]一种锂离子电池复合隔膜

说明书

一种锂离子电池复合隔膜，包括第一颗粒和第二颗粒，以及小于5wt％的粘结剂，其特征在于：所述第一颗粒和第二颗粒具有不同的粒径颗粒组成，第一颗粒粒径r，第二颗粒具有第二颗粒粒径r’，其中粒径r和r’满足以下关系：第一颗粒为鸡蛋壳、鸭蛋壳、鹅蛋壳以及其他鸟类、或两栖类蛋壳的至少一种或者多种制备而成；第二颗粒为贝壳、鲍鱼壳；通过采用第一颗粒层和第二颗粒层以及粘合剂成膜，形成一体的锂电池复合复合隔膜材料，无机材料不易脱落，同时颗粒材料充分发挥作用，较现有技术中的锂离子电池无机隔膜而言具有稳定性高、耐高温性能强、厚度控制良好、防止粘结剂堵塞孔道的技术效果。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池复合隔膜，具体地涉及一种无机颗粒和少量有机试剂结合形成的高性能锂离子电池复合隔膜及应用和其制备方法。

背景技术

锂离子电池是一种有潜力的电动汽车和混合电动车用能源,然而高价格和安全性问题仍限制其实际应用。实际成本估算表明,微孔聚烯烃隔膜(如Celgard膜)占整个电池材料成本的25％～30％。而且,聚烯烃膜在温度达到130℃或更高时,会出现软化甚至熔化,隔膜体积剧烈收缩引起内部短路,从而引发灾难性的热失控。因此,作为高功率用途的锂离子电池,开发出更廉价、高温稳定的隔膜显得非常必要。无机粒子具有良好的电解液浸润性和优异的高温性能,被广泛地应用于改性锂离子电池隔膜.常见的方法是将无机粒子涂覆在高分子微孔膜上,得到多层复合隔膜无机粒子的存在,能够提高多层复合隔膜的电解液浸润性和高温尺寸稳定性,进而提升锂离子电池的性能。然而,无机粒子涂层与高分子隔膜的粘结性较差,容易发生脱落；同时多层复合隔膜中无机粒子的含量较低,并不能够充分发挥无机粒子的优点。

Journal of Power Sources 140(2005)361-364中利用无机CaCO₃颗粒和少量有机粘结剂制备的隔膜不仅表现出了很好的电解液浸润性，还可以中和HF，其组装的电池表现出了很好的容量保持率及高倍率性能。但其厚度在170-190um，远大于现有商用膜的厚度(25-40um)。

复合材料学报,1000-3851(2009)01-0059-06中,用两性Al₂O₃/SiO₂为主要成分制得复合膜,作为锂离子电池隔膜,可现场与锂离子电池电解液中产生的酸性副产物HF(氟化氢)作用。

J Appl Electrochem(2016)46:69-76中通过PVDF粘结，将AlO(OH)制备成22um的隔膜表现出了很好的电解液浸润性和热稳定性。但其用了25wt％的粘结剂，大大降低了膜的孔隙率。Journal of Membrane Science 509(2016)19-26，将粘结剂换为丁苯橡胶(SBR)并将其用量降为6wt％。虽然电解液浸润性和保持率均有提高，但其用的无机颗粒Al₂O₃最大为300目(48um)，难以获得较薄的膜。如CN106025150 A公开了：采用鸡蛋膜制备的电池隔膜，然而该隔膜难以保证其质量，鸡蛋膜难以批量和规模化生产，且工艺难以统一，难以得到质量均一的产品。

又如CN109244318 A公开了：一种多孔文石结构微米片的制备方法，其从天然贝壳壳体中分离出单层多孔文石结构微米片，并进一步将其应用于隔膜。然而该隔膜同样需要较多的改性剂以及粘结剂，较多的改性剂和粘结剂的使用降低了隔膜的可靠性以及过多的粘结剂降低了隔膜的空隙，降低了锂离子电池隔膜的性能。

发明内容

本发明旨在解决的技术问题是提供一种锂离子电池复合隔膜，尤其提供一种采用无机颗粒的和相对较少粘结剂的高性能锂离子复合电池隔膜以及其应用，和其制备方法，旨在解决现有技术中锂离子电池无机隔膜稳定性不够、耐高温性能不足、厚度无法达标以及添加过多粘合剂导致膜孔堵塞问题。

本发明的技术方案如下：

一种锂离子电池复合隔膜，包括无机颗粒和少于5wt％的粘结剂，所述无机颗粒由第一颗粒和第二颗粒构成；