一种锂离子电池隔膜、其制备方法及锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种锂离子电池隔膜、其制备方法及锂离子电池，所述锂离子电池隔膜包括：多孔聚烯烃基膜；以及包覆在所述多孔聚烯烃基膜表面的复合物包覆层；所述复合物包覆层包括酚醛树脂和二氧化硅。本发明专利技术提供的锂离子电池隔膜中，复合物包覆层中的酚醛树脂和二氧化硅协同作用，使得得到的锂离子电池隔膜与电解液有较好的亲和性，因此，锂离子电池隔膜具有较优的电解液吸液率和较优的电解液润湿性。将本发明专利技术的锂离子电池隔膜制成锂离子电池，锂离子电池隔膜与电解液之间具有较好的相容性，使得得到的锂离子电池的放电容量保持率和库伦效率较高。此外，复合物包覆层提高了隔膜的电化学稳定窗口，更有希望应用于高电压锂电领域。

A separator for lithium-ion batteries, its preparation method and lithium-ion batteries

The invention provides a lithium-ion battery separator, a preparation method and a lithium-ion battery. The lithium-ion battery separator comprises a porous polyolefin base film, a composite coating covering the surface of the porous polyolefin base film, and a composite coating including phenolic resin and silicon dioxide. In the lithium ion battery separator provided by the invention, phenolic resin and silicon dioxide in the composite cladding layer cooperate to make the obtained lithium ion battery separator have better affinity with the electrolyte, therefore, the lithium ion battery separator has better electrolyte absorption rate and better electrolyte wettability. The lithium ion battery separator of the invention is made into a lithium ion battery. The lithium ion battery separator has good compatibility with the electrolyte, so that the discharge capacity retention rate and the coulomb efficiency of the obtained lithium ion battery are higher. In addition, the composite coating enhances the electrochemical stability window of the diaphragm, and is more promising in the field of high voltage lithium electricity.

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池隔膜、其制备方法及锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种锂离子电池隔膜、其制备方法及锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池由正极材料、负极材料、隔膜及电解液组成。其中，隔膜隔离正负两电极，可以防止正负极直接接触而引起的内部短路，并且提供锂离子运输的通道。隔膜的性能决定电池的界面结构、内阻等，直接影响电池容量、循环以及安全性能等特性。性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。通用的锂离子电池的隔膜为聚丙烯或聚乙烯通过干法单拉、干法双拉或湿法双拉工艺制备而成。由于聚丙烯或聚乙烯本身熔融温度较低，同时拉伸致孔过程中分子链发生取向产生内应力，在温度升高时隔膜发生明显收缩，导致正负极触造成电池内部短路，释放出大量的热并可能发生爆炸。同时由于多孔聚烯烃隔膜与电解液的润湿性不好，导致形成较高的电阻及较低的离子电导率。涂覆是改善隔膜热稳定性和电解液浸润性简单且有效的方法。虽然无机粒子涂覆对提高电解液浸润性影响显著，但涂覆层与支撑膜之间需要采用粘结剂连接，粘结剂的热稳定温度对涂层的热稳定性也有很大影响，粘结剂软化后失去粘结力，长时间充放电循环过程易造成包覆层脱落。脱落物易堵塞多孔支撑膜的纳米通道，降低隔膜的孔隙率，进而降低电池的电化学性能。同时，聚烯烃多孔膜涂覆无机粒子导致隔膜厚度明显增加，导致电池电阻增大使得产热量增加，同时隔膜厚度增加不利于电池的小型化生产。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种锂离子电池隔膜、其制备方法及锂离子电池，本专利技术提供的锂离子电池隔膜具有较高的电解液吸液率和较高的电解液润湿性，且制备得到的锂离子电池的电化学性能较优。本专利技术提供了一种锂离子电池隔膜，包括：多孔聚烯烃基膜；以及包覆在所述多孔聚烯烃基膜表面的复合物包覆层；所述复合物包覆层包括酚醛树脂和二氧化硅。优选的，所述多孔聚烯烃基膜的厚度为6～40μm，所述多孔聚烯烃基膜的孔隙率为47～58％；所述复合物包覆层的厚度为0.3～3μm。优选的，所述多孔聚烯烃基膜包括多孔聚丙烯膜或多孔聚乙烯膜。本专利技术还提供了一种锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：A)将多孔聚烯烃基膜进行等离子体处理，得到预处理的多孔聚烯烃基膜；B)将所述预处理的多孔聚烯烃基膜先浸入酚类溶液中，再加入硅酸酯类物质和醛类物质，反应后得到锂离子电池隔膜。优选的，步骤A)中，所述等离子处理前，还包括对所述多孔聚烯烃基膜进行清洗；所述清洗采用的试剂包括丙酮或无水乙醇；所述等离子体处理的时间为5～30min。优选的，步骤B)中，所述酚类溶液包括酚类物质和溶剂；所述酚类物质包括苯酚、间苯二酚、3-氨基苯酚或4-氨基苯酚；所述溶剂包括无水乙醇、氨水和水；所述无水乙醇、氨水和水的体积比为60～150：1～2：180～400；所述酚类物质、硅酸酯类物质和醛类物质在所述溶剂中的含量为0.1～2wt％。优选的，步骤B)中，所述硅酸酯类物质包括正硅酸乙酯；所述醛类物质包括甲醛；所述酚类物质、硅酸酯类物质和醛类物质的摩尔比为1：0.03～1.2：1～3。优选的，步骤B)中，所述浸入的时间为5～20min；所述反应的温度为20～60℃，所述反应的时间为40～180min。优选的，步骤B)中，所述反应后，还包括清洗和干燥；所述清洗采用的清洗剂包括水或无水乙醇；所述干燥的温度为60～80℃，所述干燥的时间为2～4h。本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，其特征在于，所述隔膜为上文所述的锂离子电池隔膜或为上文所述的制备方法制备的锂离子电池隔膜。本专利技术提供了一种锂离子电池隔膜，包括：多孔聚烯烃基膜；以及包覆在所述多孔聚烯烃基膜表面的复合物包覆层；所述复合物包覆层包括酚醛树脂和二氧化硅。本专利技术提供的锂离子电池隔膜中，复合物包覆层中的酚醛树脂和二氧化硅协同作用，使得得到的锂离子电池隔膜与电解液有较好的亲和性，因此，锂离子电池隔膜具有较优的电解液吸液率和较优的电解液润湿性。将本专利技术的锂离子电池隔膜制成锂离子电池，锂离子电池隔膜与电解液之间具有较好的相容性，使得得到的锂离子电池的放电容量保持率和库伦效率较高。此外，复合物包覆层提高了隔膜的电化学稳定窗口，更有希望应用于高电压锂电领域。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的多孔聚乙烯膜和锂离子电池隔膜的SEM图；图2为本专利技术实施例1制备的多孔聚乙烯膜和锂离子电池隔膜的线性扫描伏安曲线；图3为实施例1制备的实验组模拟电池的循环性能曲线和库伦效率曲线；图4为实施例1制备的对照组模拟电池的循环性能曲线和库伦效率曲线。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种锂离子电池隔膜，包括：多孔聚烯烃基膜；以及包覆在所述多孔聚烯烃基膜表面的复合物包覆层；所述复合物包覆层包括酚醛树脂和二氧化硅。本专利技术提供的锂离子电池隔膜包括芯层和包覆在芯层表面的复合物包覆层。所述芯层为多孔聚烯烃基膜。所述复合物包覆层包括酚醛树脂和二氧化硅。本专利技术中的复合物包覆层是在所述芯层的表面原位聚合反应得到，因此，无需用到粘结剂。所述锂离子电池隔膜中不含有粘结剂。所述芯层为多孔聚烯烃基膜，为多孔结构，在所述多孔聚烯烃基膜表面包覆复合物包覆层具体为：在所述多孔聚烯烃基膜的外表面和多孔聚烯烃基膜内部的孔壁上均复合有复合物包覆层。所述多孔聚烯烃基膜与包覆在所述多孔聚烯烃基膜表面的复合物包覆层的结合效果更优，不易发生脱落。在本专利技术的实施例中，所述多孔聚烯烃基膜的厚度为6～40μm。在本专利技术的某些实施例中，所述多孔聚烯烃基膜的厚度为16μm、25μm或40μm。在本专利技术的实施例中，所述多孔聚烯烃基膜的孔隙率为47～66％。在本专利技术的某些实施例中，所述多孔聚烯烃基膜的孔隙率为47％、52％、58％或66％。在本专利技术的实施例中，所述多孔聚烯烃基膜包括多孔聚丙烯膜或多孔聚乙烯膜。所述多孔聚丙烯膜由聚丙烯通过干法单拉工艺或干法双拉工艺制备得到。本专利技术对所述干法单拉工艺和干法双拉工艺的步骤和参数并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的干法单拉工艺或干法双拉工艺的步骤和参数即可。所述多孔聚乙烯膜由聚乙烯通过湿法双拉工艺制备得到。本专利技术对所述湿法双拉工艺的步骤和参数并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的湿法双拉工艺的步骤和参数即可。在本专利技术的实施例中，所述复合物包覆层的厚度为0.3～3μm。在本专利技术的某些实施例中，所述复合物包覆层的厚度为0.3μm、0.8μm、1.3μm或2μm。在本专利技术的实施例中，所述锂离子电池隔膜的厚度为6～40μm。在某些实施例中，所述锂离子电池隔膜的厚度为26.3μm、25.3μm或18μm。本专利技术提供的锂离子电池隔膜中，复合物包覆层中的酚醛树脂和二氧化硅协同作用，使得得到的锂离子电池隔膜与电解液有较好的亲和性，因此，锂离子电池隔膜具有较优的电解液吸液率和较优的电解液润湿性，离子电导率较高。将本专利技术的锂离子电池隔膜制成锂离子电池，锂离子电池隔膜与电解液之间具有较好的相容性，使得得到的锂离子电池的放电容量保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池隔膜，包括：多孔聚烯烃基膜；以及包覆在所述多孔聚烯烃基膜表面的复合物包覆层；所述复合物包覆层包括酚醛树脂和二氧化硅。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池隔膜，包括：多孔聚烯烃基膜；以及包覆在所述多孔聚烯烃基膜表面的复合物包覆层；所述复合物包覆层包括酚醛树脂和二氧化硅。2.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述多孔聚烯烃基膜的厚度为6～40μm，所述多孔聚烯烃基膜的孔隙率为47～58％；所述复合物包覆层的厚度为0.3～3μm。3.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述多孔聚烯烃基膜包括多孔聚丙烯膜或多孔聚乙烯膜。4.一种锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：A)将多孔聚烯烃基膜进行等离子体处理，得到预处理的多孔聚烯烃基膜；B)将所述预处理的多孔聚烯烃基膜先浸入酚类溶液中，再加入硅酸酯类物质和醛类物质，反应后得到锂离子电池隔膜。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤A)中，所述等离子处理前，还包括对所述多孔聚烯烃基膜进行清洗；所述清洗采用的试剂包括丙酮或无水乙醇；所述等离子体处理的时间为5～30min。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤B)中，所述酚类溶液包括酚类物质和溶剂；所述酚类物质包括苯...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷倩倩，孙昭艳，宋敬川，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22