[发明专利]双面不对称锂电池复合涂层隔膜、生产工艺及锂电池

说明书

本发明提出一种双面不对称锂电池复合涂层隔膜、生产工艺及锂电池，提升陶瓷涂覆隔膜的耐高电压性能和热稳定性能，以及在高电压高能量密度的锂离子动力电池的应用性，提升锂离子动力电池的能量密度和安全性。所述一种双面不对称锂电池复合涂层隔膜，包括基体层1、上涂层2以及下涂层3；所述基体层1上具有微孔11，所述微孔11用于导通电解液中的离子；所述上涂层2包括涂覆在所述基体层1的一面的银纳米线层21和涂覆在所述银纳米线层21远离所述基体层1一面的离子导体涂层22；所述下涂层3包括涂覆在所述基体层1的另一面上的碳纳米管层31和涂覆在所述碳纳米管层31远离所述基体层1一面的陶瓷涂层32。

技术领域

本发明涉及锂离子电池生产技术领域，尤其是锂离子电池的隔膜生产技术，具体是一种双面不对称锂电池复合涂层隔膜、生产工艺及锂电池。

背景技术

作为推动我国锂离子电池产业技术革新的重要举措，高能量、高功率密度锂离子电池的开发已成为当今储能领域的研究热点和焦点。其中，5V高压锂离子电池相较于4V锂离子电池具有更高的工作电压和大幅提高的能量密度而受到广泛关注。隔膜作为锂离子电池的关键内层组件，其在高电压下的化学稳定性和热稳定性是决定高压锂离子电池安全性和循环寿命的关键因素之一。

目前，聚烯烃基隔膜因其成本低、机械强度合适等优点，是锂离子电池中应用最广泛的隔膜。然而，这类隔膜的主要缺点是固有的疏水性和热稳定性差。疏水性和较低的表面能导致隔膜与高极性液体电解质的相互作用较弱，润湿性差，这将造成电池极化加剧，从而在制造成本和电池性能上带来严重的劣势。聚烯烃材料的熔点仅在135~165℃之间，当电池工作发热时，隔膜容易收缩或破裂，导致内部短路、热失控，甚至爆炸，严重威胁电池的安全。此外，在高压锂离子电池中，聚烯烃隔膜也面临着被氧化的风险，这将使隔膜的机械强度和电池性能恶化。

因此，研发在高电压下同时具备较高化学稳定性、热稳定性和抗氧化能力的隔膜是目前高压锂离子电池发展中亟需解决的问题。

发明内容

为了解决背景技术中提出的问题，本发明提出一种双面不对称锂电池复合涂层隔膜、生产工艺及锂电池，提升陶瓷涂覆隔膜的耐高电压性能和热稳定性能，以及在高电压高能量密度的锂离子动力电池的应用性，提升锂离子动力电池的能量密度和安全性。

本发明的技术方案如下：

一种双面不对称锂电池复合涂层隔膜，所述隔膜包括：

基体层，所述基体层上具有微孔，所述微孔用于导通电解液中的离子；

上涂层，所述上涂层包括涂覆在所述基体层的一面的银纳米线层和涂覆在所述银纳米线层远离所述基体层一面的离子导体涂层；

下涂层，所述下涂层包括涂覆在所述基体层的另一面上的碳纳米管层和涂覆在所述碳纳米管层远离所述基体层一面的陶瓷涂层。

进一步地，所述银纳米线层斜向交叉喷涂，所述碳纳米管层横竖交叉喷涂。

进一步地，所述聚烯烃类隔膜基体层厚度d₀为4-16um，所述上涂层厚度d₁为1.0-15.0um，所述下涂层厚度d₂为0.5-5.0um。

进一步地，所述基体层孔隙率大于40%，微孔孔径为0.02-0.05um。

进一步地，所述离子导体涂层具有多级孔结构。

进一步地，所述基体层采用聚烯烃类隔膜基体，所述离子导体涂层采用Li-Al-Ti-PO₄离子导体涂层，所述陶瓷涂层采用Al₂O₃陶瓷涂层。

进一步地，所述Li-Al-Ti-PO₄离子导体涂层颗粒和所述Al₂O₃陶瓷涂层颗粒粒径为0.01-2um。