[发明专利]一种复合隔膜及制备方法和锂离子电池

说明书

本发明涉及锂离子电池隔膜领域，具体涉及一种复合隔膜及制备方法和锂离子电池。该复合隔膜包括基膜和位于所述基膜一侧或两侧表面的聚合物陶瓷涂层，所述聚合物陶瓷涂层的原料中添加了PI‑EP复合粉体。该复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：获得聚合物陶瓷混合浆料；在基膜一侧或两侧表面涂敷浆料，干燥后在基膜的表面形成聚合物陶瓷涂层，得到复合隔膜，其中所述聚合物陶瓷混合浆料中含有PI‑EP复合粉体。该复合隔膜能够兼顾提高电池的高温安全性和改善粘结性，还有助于提高隔膜/电解液之间的界面性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池隔膜领域，具体涉及一种复合隔膜及制备方法和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池通常主要由正极、负极、隔膜、电解液以及电池外壳组成。锂离子电池结构中，隔膜是关键的内层组件之一。锂离子电池隔膜作为一种多孔高功能材料，不仅起到传输锂离子作用，同时也起到隔绝正负极，避免接触造成短路作用。但由于隔膜原料PE/PP其本身固有的非极性表面和低的熔融温度，使得聚烯烃类隔膜存在热稳定性能不好，当温度高于140℃时，隔膜会发生明显的热收缩，易引起电池的安全性能，限制了隔膜在高性能锂离子电池中的应用。为了解决这一难题，目前通常采用将氧化铝等陶瓷颗粒涂覆于PP/PE基膜上，对聚烯烃隔膜表面进行改性。

陶瓷涂层在一定程度上可以改善隔膜的耐热性，但受限于陶瓷涂层中的粘结剂成分和陶瓷颗粒成膜性能相对较差，陶瓷涂层对隔膜的热收缩性能的提升是相对有限的。当温度超过150℃，随着温度进一步升高，聚烯烃基膜融化后，陶瓷涂层颗粒会出现粉化现象，导致陶瓷涂层隔膜150℃以上的安全性能较差。另外，陶瓷涂层隔膜与正负极贴合性差，影响电池循环性能，循环后的容量保持率较低。为了改善陶瓷涂层隔膜的贴合性，通常在陶瓷涂层表面涂覆一层粘结性功能涂层，以提高隔膜与极片之间的粘结力。常用的粘结性功能涂层材料是PVDF，PVDF的粘结力、保液性有限，且耐热性能相对一般，在一定程度上限制了应用。而且，现有方法陶瓷涂层、粘结性功能涂层通常分多步分别涂敷、成膜，工序复杂，效率低。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中普通陶瓷涂层隔膜耐150℃以上高温性能差、粘结性差，从而提供解决上述技术问题的一种复合隔膜及制备方法和锂离子电池。

本发明技术方案：

一种复合隔膜，包括基膜和位于所述基膜一侧或两侧表面的聚合物陶瓷涂层，所述聚合物陶瓷涂层的原料中添加了PI-EP复合粉体。

所述聚合物陶瓷涂层的原料中至少包括PI-EP复合粉体、纳米陶瓷颗粒和粘结剂。

在原料中所述纳米陶瓷颗粒与PI-EP复合粉体的质量比为1：(0.3-0.6)。

在原料中所述纳米陶瓷颗粒和PI-EP复合粉体的总质量与所述粘结剂的质量比为100：(3-5)。

所述聚合物陶瓷涂层的原料中还添加了单宁。

原料中所述纳米陶瓷颗粒、PI-EP复合粉体和单宁的质量比为1：(0.3-0.6)：(0.3-0.6)。

原料中所述纳米陶瓷颗粒、PI-EP复合粉体和单宁的总质量与所述粘结剂的质量比为100：(3-5)。

所述纳米陶瓷颗粒选自纳米二氧化硅、纳米氧化铝中至少一种；优选的，所述纳米陶瓷颗粒选自纳米二氧化硅。

所述聚合物陶瓷涂层的总厚度为2-4μm。

所述聚合物陶瓷涂层在所述基膜表面的面密度为4-8g/m²。

所述PI-EP复合粉体粒径为8-10μm；所述纳米陶瓷颗粒的粒径为0.8-1.2μm；所述单宁的粒径为5-8μm。

所述基膜选自聚烯烃；优选的，所述基膜选自PP、PE中任一种。