[发明专利]锂离子电池复合隔膜及其制备方法、锂离子电池

说明书

本发明提供了一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法、锂离子电池。其中，本发明提供的一种锂离子电池复合隔膜包括：聚合物多孔隔膜层和在聚合物多孔隔膜层至少一侧上的含偏二氟乙烯均聚物和/或共聚物薄膜层；含偏二氟乙烯均聚物和/或共聚物薄膜层利用含有偏二氟乙烯均聚物和/或共聚物的组合物通过熔融挤出法制备，其中，该组合物按重量百分比计，包括：65～98％偏二氟乙烯均聚物和/或共聚物、0～25％陶瓷颗粒和0～10％改性助剂；本发明提供的一种锂离子电池中包括前述的锂离子电池复合隔膜。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法和含该复合隔膜的锂离子电池。

背景技术

随着新能源技术的发展，用于动力汽车和3C电子产品等领域的锂离子电池行业迎来了快速发展。锂离子电池主要由正极、负极、电解液和隔膜等构成，具有高能量密度、高工作电压和长循环寿命的优点。锂离子电池隔膜作为锂离子电池的关键组件之一，主要用于隔离正、负极，提供正、负极之间的锂离子穿越通道，具有电解液吸收和保持能力，以实现锂离子电池的正常循环充、放电工作。锂离子电池隔膜虽然不直接参与电化学反应，却直接影响着锂离子电池的容量、充放电电流密度、循环以及安全性能等特性。

目前规模化使用的隔膜通常为聚烯烃类隔膜，在实际使用中，一方面，电池在大功率充放电过程以及受到挤压或穿刺等外界影响，会引起隔膜收缩变形，进而造起电池内部正负极短路，形成热失控，出现自燃或爆炸；另一方面，由于隔膜产品与电池极片的粘接力弱，导致电池充放电过程中，隔膜与极片容易脱离，从而降低了电池的循环寿命等性能；再一方面，传统隔膜对电解液的浸润性和保液性不佳，使电池的安全性和电芯一致性降低。

现有的解决方案主要是在隔膜的表面涂覆一层或多层功能涂层，如聚偏二氟乙烯(PVDF)涂层、陶瓷涂层、芳纶涂层等。例如，目前，有技术人员采用如下几种方案：1、制备低固含量水性PVDF浆料，将浆料经涂布、烘干，在基膜表面形成涂层，提高隔膜和极片的粘接，提升极片硬度和电池有效利用空间，降低因涂层厚带来的透气损失。2、在基膜的一侧涂布芳纶涂层和另一层涂布PVDF涂层，隔膜在具备芳纶涂层良好热性能和机械性能的同时，又具备PVDF涂层对电解液有良好润湿性和保液性，有效粘接电池和极片。3、将氧化铝陶瓷涂覆浆料均匀涂覆在隔膜的表面，提高电池的安全性和循环寿命。4、将PVDF-HFP与陶瓷按一定比例混合后制备成浆料涂覆在基膜上，得到通透性好且透气度较低的复合改性隔膜。5、研究了一种环保透气安全型电池隔膜，在隔膜的表层涂覆水性陶瓷层，在该水性陶瓷层外表面进一步涂覆有水性PVDF点状胶层。

综上所述，无论上述哪种技术方案，在现有的涂层隔膜的制备工艺至少包括浆料制备、涂层涂覆、涂层烘干等步骤，存在着浆料配方复杂、均一性稳定性差，涂覆工序繁琐、条件苛刻等共性问题，从而导致产品生产效率下降，良品率降低。

此外，采用丙酮等有机溶剂制作涂布浆料时，隔膜进行表面涂覆后，由于有机浆料与隔膜相容性较好，浆料会渗透到隔膜的微孔当中，容易造成隔膜堵孔，导致透气损失很大，影响电池性能；浆料配方中使用有机溶剂和其他有机添加剂，通常是有毒、易燃、易爆、易挥发的，给生产过程带来不安全因素，需要用到特殊、繁琐的制备措施。

水系混合物作为涂布浆料时，PVDF等呈颗粒状悬浮于浆料中，涂布烘干后颗粒状的PVDF分布在基膜表面上，导致PVDF与极片接触面积较少，从而产生的粘接性能不佳。

发明内容

有鉴于此，为了提高隔膜产品的耐热性和与电极极片的粘结性能，以及有效提高功能涂层的制备工艺流程简便性，功能涂层均一性稳定，本发明提出了一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法和含该复合隔膜的锂离子电池，以解决上述存在的技术问题。