[发明专利]一种可抑制电芯膨胀变形的复合隔膜及其制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种可抑制电芯膨胀变形的复合隔膜及其制备方法，该电池复合隔膜包括：基膜和涂覆于所述基膜至少一表面上的第一材料和第二材料，所述第二材料间隔嵌设于所述第一材料之间，所述第一材料的强度小于所述第二材料的强度，且所述第一材料可在热压下发生形变形成有膨胀预留空间。本发明通过在第一材料层中，加入比第一材料强度更高的耐高温高压的第二材料，在高温高压下，通过第一材料和第二材料的共同作用，制造足够的孔隙，预留了更多的孔隙空间，提供膨胀空间，使得电芯内部有足够的孔隙让离子自由活动，提高导离子能力，本发明解决了因电芯孔隙度不足导致的电芯膨胀变形问题。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种可抑制电芯膨胀变形的复合隔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池因其具有高安全性、高能量密度成为当下锂二次电池的开发重点；锂离子电池由于具有比能量大、比功率高、电压平台高、自放电小、循环寿命长、环境污染小和无记忆效应等优点，从而被广泛应用于动力、消费和储能方面。

隔膜是锂离子电池关键内层组件之一，目前隔膜占电池成本的比重为10％左右，隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性；因此对于隔膜的性能、孔隙度的要求也愈来愈高。锂离子电池中通常使用的隔膜孔隙率大概在40％左右，厚度一致性差，较低的孔隙率及隔膜平整性差等特点导致隔膜内阻较大，这严重影响电池循环及大倍率放电等性能，导致电芯膨胀变形，造成安全隐患。

目前通过将聚偏二氟乙烯涂层岛状分布，与极片进行热压后粘结为一体，热压之后平铺开来，部分区域没有聚偏二氟乙烯覆盖，从而留出一部分孔隙，缓解了电芯变形问题，但由于聚偏二氟乙烯是高分子材料，在高温高压条件下会完全平铺，制造的孔隙有限，对于膨胀严重的电芯，这个孔隙度还远远不够。

发明内容

鉴于相关技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种可抑制电芯膨胀变形的复合隔膜及其制备方法，在第一材料里面混合一部分高温高压下不变形的第二材料，从而控制孔隙高度，能够解决电芯孔隙度不足导致的电芯膨胀变形问题，实现锂离子电池的正常充放电的同时，提高其循环性能及安全性能。

为了实现上述目的，根据本申请的一方面，提供一种可抑制电芯膨胀变形的复合隔膜，包括基膜和涂覆于所述基膜至少一表面上的第一材料和第二材料，所述第二材料间隔嵌设于所述第一材料之间，所述第一材料的强度小于所述第二材料的强度，且所述第一材料可在热压下发生形变形成有膨胀预留空间。

优选地，所述第一材料的耐热温度和耐压强度小于所述第二材料的耐热温度和耐压强度。

优选地，所述第一材料为聚偏二氟乙烯、聚氧乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈中的一种；所述第二材料包括陶瓷粉末、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚己二酰丁二胺、液晶聚合物、聚醚醚酮中的至少一种。

优选地，所述第一材料和所述第二材料的质量比为(60-95)：(5-40)。

优选地，所述陶瓷粉末包括氧化铝、二氧化锆、碳化硅、氮化硅、勃姆石、二氧化硅、二氧化钛、二氧化镁、硫酸钡、氧化锆、氧化钙中的一种或几种。

优选地，所述基膜为多孔的聚丙烯薄膜、聚乙烯薄膜、聚酯基片、聚丙烯腈中的至少一种。

优选地，所述陶瓷粉末粒径为0.02-5.0μm。

根据本申请的另一方面，本申请提供一种前文所述的可抑制电芯膨胀变形的复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备粘结涂料：将第一材料、第二材料、增稠剂、分散剂和粘合剂以(60-95):(5-40):(0.5-10):(0.5-5):(2-10)的重量份数比混合，加入去离子水搅拌均匀，获得粘结涂料；

(2)将制备好的粘结涂料涂覆于基膜之上，形成粘结层，涂覆完成后经干燥处理获得锂离子电池隔膜。