復(fù)合隔離膜及使用此隔離膜的鋰離子電池制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種應(yīng)用于鋰離子電池的復(fù)合隔離膜及使用此隔離膜的鋰離子電池，所述復(fù)合隔離膜具有三層結(jié)構(gòu)，包括一層有機(jī)基材和附著在多孔性有機(jī)基材上的兩層處理層。與基材附著的第一處理層包括具有彈性的聚合物材料和粘結(jié)劑，附著在第一處理層上的第二處理層包括納米級(jí)無(wú)機(jī)顆粒和粘結(jié)劑。所述鋰離子電池采用本發(fā)明專利技術(shù)的復(fù)合隔離膜。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明專利技術(shù)的復(fù)合隔離膜由于具有一層高彈性材料的處理層，可以有效的緩沖鋰離子電池的電極在充放電過(guò)程中由于體積變化所帶來(lái)的應(yīng)力，因而可以有效防止電池極片和隔離膜在充放電過(guò)程中的變形，同時(shí)第二處理層提供了高機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，使采用本發(fā)明專利技術(shù)復(fù)合隔離膜的鋰離子電池具有更好的循環(huán)性能和安全性能。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于鋰離子電池領(lǐng)域，尤其是一種復(fù)合隔離膜及使用此隔離膜的鋰離子電池。
技術(shù)介紹
鋰離子電池是一種具有高電壓和高能量密度的化學(xué)儲(chǔ)能裝置，自專利技術(shù)以來(lái)就受到研究機(jī)構(gòu)和商業(yè)機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注和開(kāi)發(fā)。鋰離子電池可應(yīng)用于手機(jī)、平板電腦、MP3、筆記本電腦等消費(fèi)電子設(shè)備，也可應(yīng)用于電動(dòng)汽車，分布式儲(chǔ)能等領(lǐng)域。特別是近年來(lái)隨著電動(dòng)汽車和風(fēng)能、太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)鋰離子電池的需求劇烈增加。鋰離子電池的電芯在結(jié)構(gòu)上一般由正極片、負(fù)極片和間隔于正負(fù)極片之間防止短路的隔離膜構(gòu)成。現(xiàn)有技術(shù)的鋰離子電池特別是消費(fèi)電子用鋰離子電池的隔離膜使用聚烯烴薄膜，通常為聚乙烯、聚丙烯或者二者的復(fù)合，其中聚乙烯的熔點(diǎn)130-140°C，聚丙烯的熔點(diǎn)160-170°C，當(dāng)電池由于內(nèi)部或外部原因而溫度升高時(shí)，隔離膜會(huì)發(fā)生收縮，因此很容易導(dǎo)致正負(fù)極片的直接接觸而短路，電池溫度進(jìn)一步升高后隔離膜會(huì)發(fā)生熔融導(dǎo)致正負(fù)極片的大面積短路，從而引起電池爆炸、起火等安全事故。對(duì)于此類安全問(wèn)題，業(yè)界的一個(gè)解決方法是在聚烯烴隔離膜的單面或雙面在附著一層由無(wú)機(jī)顆粒和粘結(jié)劑組成的處理層，形成復(fù)合隔離膜，由于無(wú)機(jī)顆粒較高的熱穩(wěn)定性，復(fù)合隔離膜的熱收縮大大減小，同時(shí)無(wú)機(jī)活性層還具有更高的機(jī)械強(qiáng)度，也會(huì)減少電池中的鋰枝晶或者金屬碎屑、集流體毛刺等刺破隔離膜而造成短路的幾率，因此提高了電池的安全性能。但是，鋰離子電池的正負(fù)極材料在不同的嵌鋰狀態(tài)下具有不同的體積，因而充放電過(guò)程中極片的厚度會(huì)不停的變化，使離膜受到應(yīng)力，多次的充放電循環(huán)就會(huì)導(dǎo)致隔離膜變形，使得隔離膜與正負(fù)極的界面變差，導(dǎo)致電池的性能下降，無(wú)機(jī)顆粒的處理層對(duì)于這種清況沒(méi)有好處，因?yàn)闊o(wú)機(jī)顆粒本身彈性很低，脆性高，無(wú)法緩沖應(yīng)力。更嚴(yán)重的情況，由于隔離膜與負(fù)極的界面變差，可能導(dǎo)致在負(fù)極表面形成鋰枝晶，鋰枝晶刺破隔離膜，造成電池的內(nèi)短路,可能導(dǎo)致電池起火、爆炸,形成安全事故。以前，也出現(xiàn)了將陶瓷粉末與聚烯烴隔離膜復(fù)合制備隔離膜，這些現(xiàn)有的陶瓷粉末與聚烯烴隔離膜的復(fù)合隔離膜都是簡(jiǎn)單的將陶瓷粉末懸浮在溶劑和粘結(jié)劑中，存在隔離膜與電解液浸潤(rùn)能力差、安全能力差和性能不穩(wěn)定。近來(lái)，又出現(xiàn)了將苯璜酸衍生物接枝獲得陶瓷粉末的方法，但是，這些方法將現(xiàn)有的苯璜酸衍生物接枝獲得陶瓷粉制成陶瓷隔離膜，陶瓷層粘接力差，降低了鋰電池的使用壽命；苯璜酸衍生物容易增大電池使用時(shí)的內(nèi)阻，降低循環(huán)次數(shù)，使鋰電池的整體性能下降。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種采用有機(jī)顆粒處理層制備的應(yīng)用于鋰離子電池的復(fù)合隔離膜，該隔離膜粘接力好、彈性強(qiáng)、與電解液浸潤(rùn)良好、充放電多次隔離膜不易變形。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題的不足，本專利技術(shù)提供了一種應(yīng)用于鋰離子電池的復(fù)合隔離膜。我們研究發(fā)現(xiàn)，在聚烯烴基和纖維素隔離膜的表面附著一層高彈性的聚合物層可以緩解隔離膜的變形，因此，本專利技術(shù)提供了一種復(fù)合隔離膜，其包括多孔性有機(jī)基材和附著在多孔性有機(jī)基材的一個(gè)表面或者兩個(gè)表面上的兩層處理層，其中第一處理層直接附著在有機(jī)基材上，包括高彈性的聚合物顆粒和粘結(jié)劑，第二處理層附著在第一處理層上，包括納米級(jí)無(wú)機(jī)顆粒和粘結(jié)劑。本專利技術(shù)所述的復(fù)合隔離膜使用的多孔性有機(jī)基材優(yōu)選為為聚乙烯、聚丙烯或者纖維素隔離膜，或者為聚丙烯和聚乙烯復(fù)合隔離膜。高彈性聚合物顆粒選擇沒(méi)有特殊的限制，只需要在鋰離子電池中電化學(xué)穩(wěn)定即可，特別地，聚合物顆粒最好對(duì)鋰離子電池的電解液有良好的吸收性能，這樣能保證鋰離子在隔離膜中的快速傳導(dǎo)，有利于電池的電性能，基于上述考慮，本專利技術(shù)所述的高彈性顆粒包括不飽和橡膠、飽和橡膠、熱塑性彈性體的一種或幾種，其中不飽和橡膠包括如下材料的一種或多種: 天然橡膠 Natural rubber (NR)、異戊橡膠 Synthetic polyisoprene (IR)、聚丁二烯橡膠 Polybutadiene (BR)、丁苯橡膠 Styrene-butadiene Rubber (copolymerof polystyrene and polybutadiene, SBR)、丁臆橡膠 Nitrile rubber (copolymer ofpolybutadiene and acrylonitrile, NBR)、氯丁橡膠 Chloroprene rubber (CR)； 飽和橡膠包括如下材料的一種或多種: 丁 基橡膠 Isobutylene Isoprene Rubber (IIR)或 Butyl Rubber、齒化丁基橡膠 Halogenated butyl rubbers (氯化丁 基橡膠 chloro isobutylene isoprenerubber: Cl IR;溴化丁 基橡膠 bromo isobutylene isoprene rubber: BIIR)、二兀乙丙橡膠和三兀乙丙橡膠 EPM (ethylene propylene rubber, a copolymer of ethylene andpropylene) and EPDM rubber (ethylene propylene diene rubber, a terpolymer ofethylene, propylene and a diene-component)、氯醚橡膠 Epichlorohydrin rubber(ECO)、聚丙烯酸酯橡膠 Polyacrylic rubber (ACM, ABR)、娃橡膠 Silicone rubber (SI，Qj MVQ)、氟娃橡膠 Fluorosilicone Rubber (FVMQ)、氟橡膠 Fluoroelastomers (FKM，andFEPM)、氯磺化聚乙烯 Chlorosulfonated polyethylene (CSM), (Hypalon)、氫化丁腈橡膠Hydrogenated Nitrile Rubbers (HNBR)。熱塑性彈性體包括以下材料的一種或多種: 熱塑性聚烯徑彈性體 Thermoplastic Elastomer-Olefine (ΤΡΕ-0，TEO)、熱塑性苯乙烯類彈性體Styrenic thermoplastic elastomer (TES，TPE-S)、聚氨酯類熱塑性彈性體 Themoplastic Polyurethane elastomer (TPE-U，TPU)、聚酯類熱塑性彈性體Thermoplastic polyester elastomer (ΤΡΕ-Ε，ΤΕΕΕ)、聚酸胺熱塑性彈性體 Polyamidethermoplastic elastomer (TPE-A)、含齒素?zé)崴苄詮椥泽w Thermoplastic Halogenatedelastomer λ離子型熱塑性彈性體1nic thermoplastic elastomer、乙烯共聚物熱塑性彈性體 Ethylene copolymer thermoplastic elastomer (EVA)、1，2_ 聚丁二烯熱塑性彈性體Thermplastic 1，2-poly-butadiene elastomer、反式聚異戊二烯熱塑性彈性體 Thermoplastictrans-polyisoprene elastomer、溶融本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種復(fù)合隔離膜，其特征在于：包括多孔性有機(jī)基材和附著在多孔性有機(jī)基材上的兩層處理層，附著在基材上的第一處理層包括具有高彈性的聚合物顆粒和粘結(jié)劑，附著在第一處理層上的第二處理層包括納米級(jí)無(wú)機(jī)顆粒和粘結(jié)劑。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種復(fù)合隔離膜，其特征在于:包括多孔性有機(jī)基材和附著在多孔性有機(jī)基材上的兩層處理層，附著在基材上的第一處理層包括具有高彈性的聚合物顆粒和粘結(jié)劑，附著在第一處理層上的第二處理層包括納米級(jí)無(wú)機(jī)顆粒和粘結(jié)劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合隔離膜，其特征在于:具有高彈性的聚合物顆粒為以下材料中的一種或多種:不飽和橡膠、飽和橡膠、熱塑性彈性體。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合隔離膜，其特征在于:不飽和橡膠為以下材料中的一種或多種:天然橡膠、異戊橡膠、聚丁二烯橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合隔離膜，其特征在于:飽和橡膠為以下材料中的一種或多種:丁基橡膠、鹵化丁基橡膠、二元乙丙橡膠、三元乙丙橡膠、氯醚橡膠、聚丙烯酸酯橡膠、硅橡膠、氟硅橡膠、氟橡膠、氯磺化聚乙烯、氫化丁腈橡膠。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合隔離膜，其特征在于:飽和橡膠為以下材料中的一種或多種:熱塑性聚烯烴彈性體、熱塑性苯乙烯類彈性體、聚氨酯類熱塑性彈性體、聚酯類熱塑性彈性體、聚酰胺熱塑性彈性體、含齒素?zé)崴苄詮椥泽w、離子型熱塑性彈...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張偉波，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：寧波晶一新材料科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：