[发明专利]一种具有可逆热关断性能的隔膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种具有可逆热关断性能的隔膜及其制备方法和应用。所述具有可逆热关断性能的隔膜包括：基膜；在基膜至少一个表面上设置的可逆热膨胀高分子微球层。不同于现有高分子微球高阻抗和不可逆的热关断性能，本发明中锂电池隔膜热关断功能是通过可逆热膨胀高分子微球来实现，并且涂布密度较低，不仅可以在较低的温度(＜130℃)下实现可逆热关断，并且不明显提高电池的内阻。不仅提高了锂电池的安全性能，也扩展了锂电池的应用情景。

技术领域

本发明属于锂离子电池隔膜技术领域，具体而言，涉及一种具有可逆热关断性能的复合隔膜，同时还涉此复合隔膜的制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池以其比容量、自放电率和性价比等均优于其他类电池的优点，在便携式电子产品和电动汽车中具有越来越多的应用。其中，隔膜是锂电池结构中最关键的组件之一。

隔膜的主要作用是将正负极片隔开，防止电池内短路，同时正常充放电时让锂离子能够正常通过来保证电池正常的工作。其性能的好坏直接影响到了电池的安全性能。

目前，锂离地电池中使用最多的是多孔聚烯烃隔膜，其主要材料为聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)。聚乙烯和聚丙烯的熔点仅为130℃和150℃，所以锂电池在受到过充、撞击和受热等情况下可能会由于短路而释放出大量热量，导致聚烯烃隔膜产生受热收缩或熔融，带电的正负极产生短路，电池内部热量进一步热失控，发生严重的起火或者爆炸。所以通过提高隔膜材料的热稳定和安全性来限制正负极片接触就显得尤为重要。

目前，普遍采用的方法是在隔膜表面涂一层陶瓷材料(氧化铝、伯姆石等)来提高耐热性能，并且聚烯烃隔膜在其熔点(＞130℃)时会熔融，使得锂离子的微孔消失，阻断锂离子的传导，这就是所谓的热关断闭孔效应。但是由于聚烯烃隔膜的闭孔温度都是需要达到其熔点温度(＞130℃)，闭孔温度较高，无法及时实现热关断效应。

CN108550766A和CN108878738A都公开了一种热关断温度低于130℃下的复合隔膜。在基膜或陶瓷隔膜一侧或者两侧涂布低熔点的高分子微球层。在电池内部温度达到高分子微球的熔点时，熔融高分子球融化而进入聚烯烃基膜的微孔中，阻塞锂离子通道，防止了内部短路的继续发生，但此时还未达到基膜的热收缩温度，隔膜保持稳定，从而提高电池的安全性。

但此类高分子微球层通常具有一定的厚度，也是密切堆积在一起，这样制备的复合隔膜的锂离子路径变长和通道变少，锂离子的传输阻抗变大。并且，此类热关断效应是通过高分子微球熔融阻塞离子通道实现的，具有不可逆性，电池热关断后不可再使用。

发明内容

不同于现有高分子微球高阻抗和不可逆的热关断性能，本发明中锂电池隔膜热关断功能是通过可逆热膨胀高分子微球来实现，并且涂布密度较低，不仅可以在较低的温度(＜130℃)下实现可逆热关断，并且不会明显提高电池的内阻。不仅提高了锂电池的安全性能，也扩展了锂电池的应用情景。

因此，本发明的一个目的是提供一种具有可逆热关断性能的隔膜。

本发明的另一个目的是提供上述具有可逆热关断性能的隔膜的制备方法。

本发明的再一个目的是提供一种锂电池，其包括上述具有可逆热关断性能的隔膜。

根据一个方面，本发明提供了一种具有可逆热关断性能的隔膜，其包括：

基膜；

在基膜至少一个表面上设置的可逆热膨胀高分子微球层。

因此，在实施方式中，根据本发明的具有可逆热关断性能的隔膜可以是在基膜的一个表面上具有可逆热膨胀高分子微球层的结构，也可以是在基膜的两个表面上都具有可逆热膨胀高分子微球层的结构。