一种隔离膜及含有该隔离膜的锂离子电池制造技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种隔离膜，包括基膜以及涂覆于所述基膜的至少一面的复合涂层，所述复合涂层包括无机粒子和弹性体，所述弹性体分布于所述无机粒子之间且凸出于所述无机粒子表面，所述弹性体在电解液环境中不发生溶胀，所述弹性体的弹性模量为10～3000Mpa。相比于现有技术，该隔离膜具有良好的热稳定性，收卷时不会发生塌陷且用于电池时能够抵抗负极片的膨胀变形。另外本发明专利技术还提供一种含有上述隔离膜的锂离子电池，具有较高的热稳定性能和机械性能，能够抵抗负极片的膨胀变形，从而保证电池的安全性和平整性。

Isolation membrane and lithium ion battery containing the isolation membrane

The invention belongs to the technical field of lithium ion batteries, in particular to an isolation film, including a base film and a composite coating coated with at least one side of the base film. The composite coating includes inorganic particles and elastic bodies distributed between the inorganic particles and protruded on the surface of the inorganic particles. No swelling occurs in the electrolyte environment, and the elastic modulus of the elastomer is 10 to 3000Mpa. Compared with the existing technology, the insulating film has good thermal stability, no collapse will occur when the coil is collected, and the expansion film can resist the expansion deformation of the negative plate when used for batteries. In addition, the invention also provides a lithium ion battery containing the above isolation membrane, which has high thermal stability and mechanical properties, and can resist the expansion and deformation of the negative electrode, thus ensuring the safety and the integrity of the battery.

【技术实现步骤摘要】
一种隔离膜及含有该隔离膜的锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种隔离膜及含有该隔离膜的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池由于具有能量密度高、工作电压高、使用温度范围宽、使用寿命长、对环境友好等优点，被广泛地应用到手机、平板、笔记本电脑以及各种电动汽车，甚至航空航天、风能太阳能储能设备上。锂离子电池的安全性一直是业界非常关心的问题。其中，隔离膜是保证电池的安全性能的重要部分。目前行业通用的隔离膜主要是聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃膜；但一般聚烯烃隔离膜的熔点低于200℃，一旦出现短路发热，聚烯烃隔离膜极易发生热收缩，从而引发电池着火或者爆炸。为改善隔膜的热稳定性，目前行业内有在隔膜表面涂覆一层由无机粒子组成的多孔绝缘层来降低隔膜的热收缩性能，从而避免锂离子电池发生热失控的问题。然而随着锂离子电池能量密度的不断提高，高克容量的石墨负极在充放电过程中的膨胀非常大，会导致电池的扭曲变形。为了解决上述问题，业内研究人员提出在隔膜上涂覆一层聚合物涂层，该聚合物涂层能够与极片粘在一起从而抑制负极的膨胀，保持电池的平整度。但是该聚合物涂层中的聚合物在电解液中会一般发生溶胀，一旦聚合物发生溶胀，其弹性就会变差，进而使得聚合物涂层变软塌陷，不管是在隔离膜收卷时还是负极膨胀时都会造成涂层的塌陷，这都对电池的平整性有所破坏，进而会降低电池的安全性。有鉴于此，确有必要提供一种锂离子电池隔离膜以解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种隔离膜，该隔离膜具有良好的热稳定性，收卷时不会发生塌陷且用于电池时能够抵抗负极片的膨胀变形，从而保证电池的安全性和平整性。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种隔离膜，包括基膜以及涂覆于所述基膜的至少一面的复合涂层，所述复合涂层包括无机粒子和弹性体，所述弹性体分布于所述无机粒子之间且凸出于所述无机粒子表面，所述弹性体在电解液环境中不发生溶胀，所述弹性体的弹性模量为10～3000Mpa。作为本专利技术所述的隔离膜的一种改进，所述弹性体的弹性模量为100～2000Mpa。弹性模量不宜过低，否则起不到改善复合涂层弹性的作用；弹性模量也不宜过高，否则会影响隔膜的收卷或者电池的卷绕。作为本专利技术所述的隔离膜的一种改进，所述复合涂层的涂覆面积占所述基膜总面积的5％～50％。部分涂覆能够减少涂层对隔离膜本体的孔堵塞，对锂离子电池性能无影响。作为本专利技术所述的隔离膜的一种改进，所述复合涂层的厚度为0.2～8um。复合涂层的厚度不宜过薄，否则起不到改善电池安全性和平整性的作用；复合涂层的厚度不宜过厚，否则会影响电池的整体厚度，降低电池的能量密度。作为本专利技术所述的隔离膜的一种改进，所述弹性体为聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯,聚氯乙烯,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和聚苯乙烯中的至少一种。作为本专利技术所述的隔离膜的一种改进，所述无机粒子的平均粒径为0.08～3um，所述无机粒子的粒度分布范围为0.02～6um。无机粒子的平均粒径不宜过小，否则无机粒子之间容易造成团聚；无机粒子的平均粒径也不宜过大，否则会影响涂覆效果。作为本专利技术所述的隔离膜的一种改进，所述无机粒子为氧化钙、氧化锌、氧化镁、二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆、二氧化锡、二氧化铈、三氧化二铝、勃姆石、碳化硅、碳酸钙、钛酸钡、碳酸钡和硫酸钡中的至少一种。作为本专利技术所述的隔离膜的一种改进，所述基膜为聚乙烯微孔薄膜、聚丙烯微孔薄膜、聚酰亚胺薄膜或无纺布。相比于现有技术，本专利技术的隔离膜具有以下优点：1)由于复合涂层中的无机粒子本身结构的稳定性及其耐热耐高温的性能，使得隔膜基材表面涂覆的无机粒子能够抑制隔膜基材的热收缩，从而提高电池的安全性。2)由于复合涂层中凸出于无机粒子表面的弹性体具有较高的弹性模量，而且弹性体在电解液环境中不发生溶胀且不塌陷，能持久地保持复合涂层表面的凹凸特性，因此，不仅在隔离膜卷绕的过程中能避免隔离膜涂层塌陷影响隔离膜质量，而且为极片充放电以及循环过程中的膨胀提供了空间，从而抑制电池的扭曲变形，保证电池的安全性和平整性。本专利技术的另一个目的在于提供一种锂离子电池，包括正极片、负极片、间隔于正极片和负极片之间的隔离膜，以及电解液，所述隔离膜为为上述段落所述的隔离膜。相比于现有技术，本专利技术锂离子电池由于采用了含有无机粒子以及分布于无机粒子之间且凸出于无机粒子表面的弹性体的复合涂层，因此具有较高的热稳定性能和机械性能，另外，弹性体在电解液环境中不溶胀，能够抵抗负极片的膨胀变形，从而保证电池的安全性和平整性。附图说明图1是本专利技术中隔离膜的结构示意图。其中：1-基膜，2-复合涂层，21-无机粒子，22-弹性体。具体实施方式如图1所示，一种隔离膜，包括基膜1以及涂覆于基膜1的至少一面的复合涂层2，复合涂层2包括无机粒子21和弹性体22，弹性体22分布于无机粒子21之间且凸出于无机粒子21表面，弹性体22在电解液环境中不发生溶胀，弹性体22的弹性模量为10～3000Mpa。优选地，弹性体22的弹性模量为100～2000Mpa。复合涂层2的涂覆面积占基膜1总面积的5％～50％。复合涂层2的厚度为0.2～8um。无机粒子21的平均粒径为0.08～3um，无机粒子21的粒度分布范围为0.02～6um。下面结合实施例，对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式并不限于此。对比例1正极片的制备：将钴酸锂(正极活性物质)、导电剂超导碳(Super-P)、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按质量比96：2.0：2.0混合均匀制成正极浆料，将浆料涂布在集流体铝箔上，然后在110℃下烘干后进行冷压、分条、裁边、极耳焊接，制成锂离子电池正极片。负极片的制备：将石墨与导电剂超导碳(Super-P)、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)、粘结剂丁苯橡胶(SBR)按质量比96：1.5：1.0：1.5制成负极浆料，将浆料涂布在集流体铜箔上，然后在85℃下烘干后进行冷压、分条、裁边、极耳焊接，制成锂离子电池负极片。隔离膜的制备：取厚度为9μm的聚乙烯薄膜作为基膜；电解液的制备：将六氟磷酸锂(LiPF6)溶解于由质量比为1：2：1的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)以及碳酸甲乙酯(EMC)组成的混合溶剂中，得到电解液。锂离子电池的制备：将上述正极片、隔膜和负极片卷绕成电芯，隔离膜位于相邻的正极片和负极片之间，正极以铝极耳点焊引出，负极以镍极耳点焊引出；然后将电芯置于铝塑包装袋中，注入上述电解液，经封装、化成、容量等工序，制成锂离子电池。对比例2正极片的制备：将钴酸锂(正极活性物质)、导电剂超导碳(Super-P)、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按质量比96：2.0：2.0混合均匀制成正极浆料，将浆料涂布在集流体铝箔上，然后在110℃下烘干后进行冷压、分条、裁边、极耳焊接，制成锂离子电池正极片。负极片的制备：将石墨与导电剂超导碳(Super-P)、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)、粘结剂丁苯橡胶(SBR)按质量比96：1.5：1.0：1.5制成负极浆料，将浆料涂布在集流体铜箔上，然后在85℃下烘干后进行冷压、分条、裁边、极耳焊接，制成锂离子电池负极片。隔离膜的制备：1)取厚度为9μm的聚乙烯薄膜作为基膜；2)将聚偏氟乙烯-六氟丙烯和羧甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔离膜，其特征在于：包括基膜以及涂覆于所述基膜的至少一面的复合涂层，所述复合涂层包括无机粒子和弹性体，所述弹性体分布于所述无机粒子之间且凸出于所述无机粒子表面，所述弹性体在电解液环境中不发生溶胀，所述弹性体的弹性模量为10～3000Mpa。

【技术特征摘要】
1.一种隔离膜，其特征在于：包括基膜以及涂覆于所述基膜的至少一面的复合涂层，所述复合涂层包括无机粒子和弹性体，所述弹性体分布于所述无机粒子之间且凸出于所述无机粒子表面，所述弹性体在电解液环境中不发生溶胀，所述弹性体的弹性模量为10～3000Mpa。2.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于：所述弹性体的弹性模量为100～2000Mpa。3.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于：所述复合涂层的涂覆面积占所述基膜总面积的5％～50％。4.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于：所述复合涂层的厚度为0.2～8um。5.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于：所述弹性体为聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯,聚氯乙烯,丙烯腈-丁二烯-苯乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪圣龙，蒋中林，
申请(专利权)人：东莞市魔方新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44