[发明专利]一种复合隔膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种复合隔膜及其制备方法和应用，所述复合隔膜包括多孔基膜、PVDF涂层和无机纳米涂层，所述PVDF涂层设置于两层多孔基膜之间形成三层复合结构，所述无机纳米涂层设置于所述三层结构的一侧或两侧，本发明所述复合隔膜为多层结构，将PVDF的粘结性、无机纳米涂层的热稳定性和热收缩性与多孔基膜组合，得到保液能力强、热稳定性好且离子导电率高的复合隔膜。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，涉及一种复合隔膜及其制备方法和应用。

背景技术

锂电池作为新一代化学电源，近年来，锂电池以其能量密度高、循环寿命长和电压高等优异性能而得到迅速发展，电池性能是否优异在很大程度上取决于隔膜的性能，因此，研制化学稳定性好、浸润性优良、孔隙率高和力学强度高的隔膜材料，对于电池性能的提高具有重要意义。

锂电池从应用于数码产品向动力汽车和储能方向发展，为迎合动力汽车发展的需要，动力电池向高能量密度、高充放电速度方向发展，锂电池隔膜也向更高耐热性能和更高电化学稳定性要求发展。隔膜的技术从以性价比为优势逐渐向以高性能和高安全性为优势转移。锂离子电池的隔膜材料大部分是通过聚烯烃材料单向或双向拉伸制备而成的。但是由于所用多是聚烯烃类材料，本身是非极性的，所以使得其对电解液的浸润性很差，从而严重影响其对电解液的吸液率、保液率及离子电导率等性能，因此提高聚烯烃微孔膜对电解液的浸润性具有相当重要的意义，此外，部分锂离子电池因短路引发的安全性问题日益突出，目前市场上使用的商业化聚烯烃隔膜由于热稳定性差，很难满足锂离子电池安全性能的要求。因此，采用简单的方法制备出耐高温隔膜对于制备高安全性高性能锂离子电池至关重要。

CN105826507A公开了一种电池隔膜及其制造方法，材料包括由聚合物微孔膜和纤维膜组成的复合膜和接枝到该复合膜上的亲水单体。其所述隔膜的浸润性较差，影响其对电解液的吸液率。

CN105552284A公开了一种复合涂层锂离子电池隔膜，由基膜和涂布于基膜一侧的芳纶涂层和涂布于基膜另一侧的PVDF涂层构成，所述芳纶涂层由芳纶浆料经涂布、浸水、烘干后获得，其所述隔膜的离子电导率较差。

上述方案制得隔膜存在有浸润性差或离子导电率较差的问题，因此，开发一种浸润性好、离子导电率好且具有很好的安全性能的复合隔膜是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合隔膜及其制备方法和应用，本发明所述复合隔膜为多层结构，将PVDF的粘结性、无机纳米涂层的热稳定性和热收缩性与多孔基膜组合，得到保液能力强、热稳定性好且离子导电率高的复合隔膜。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种复合隔膜，所述复合隔膜包括多孔基膜、PVDF涂层和无机纳米涂层，所述PVDF涂层设置于两层多孔基膜之间形成三层复合结构，所述无机纳米涂层设置于所述三层结构的一侧或两侧。

本发明所述复合隔膜中在基膜之间设置PVDF涂层，形成三层结构，通过PVDF的粘结性，将两层多孔基膜连接成为一体，同时可以提高隔膜的保液能力，提高离子的迁移，无机纳米颗粒设置在三层结构两侧，提高了隔膜的热稳定性和热收缩性，可以有效预防隔膜被刺穿，也有效地改善热失控问题。

优选地，所述多孔基膜的材料包括聚乙烯和/或聚丙烯。

优选地，所述无机纳米涂层的材料包括氧化铝、氢氧化镁、勃姆石、纳米氧化硅、纳米碳酸钙、氧化钛或氧化锆中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述多孔基膜的厚度为5～25μm，例如：5μm、10μm、15μm、20μm或25μm等。

优选地，所述PVDF涂层的厚度为0.5～3μm，例如：0.5μm、1μm、1.5μm、2μm或3μm等。