安全性高循环性好的锂离子电池涂布隔离膜制造技术

本实用新型专利技术涉及一种安全性高循环性好的锂离子电池涂布隔离膜，其特征在于，包括基材层及功能层，功能层形成于所述基材层的至少一个表面上；功能层包含无机功能层和有机功能层，无机功能层直接设置在基材膜的至少一个表面，有机功能层可设置在无机功能层和基材膜上的至少一个表面。本实用新型专利技术功能层中的无机功能层可以提高隔离膜的耐热性，有机功能层能增强隔离膜与电池极片间的粘结性，减少电池极片与隔离膜之间的间隙并提高电池的机械强度。此新型功能层的设计能全面提高电池的安全性和循环性能。

【技术实现步骤摘要】
安全性高循环性好的锂离子电池涂布隔离膜
本技术专利涉及一种锂电池涂布隔膜的生产技术，具体的是一种安全性高循环性好的锂离子电池涂布隔离膜。
技术介绍
动力锂电池的安全性是新能源汽车大规模推广应用过程中最重要的焦点问题之一。隔膜作为锂电池的重要内层组件，其作用是隔离正负极以防止短路，同时能使锂离子在其间传导，其性能决定着锂电池的内阻、界面结构，影响着电池的容量和循环性能，并与锂电池的安全性息息相关。目前市面上使用的锂电池隔膜材料主要是以干法制备隔膜的聚丙烯和湿法制备隔膜的聚乙烯。聚烯烃隔膜有很多优点，但其缺点如热稳定差不容忽视。聚丙烯和聚乙烯的熔点约为150℃和135℃，特殊的加工过程使得高温下聚烯烃隔膜很容易收缩进而导致电池内部短路，引起起火或爆炸。疏水性的聚烯烃对电解液的润湿性较差，而且在电池加工使用过程中隔膜与极片之间的间隙，都会导致电池循环寿命差。为了解决上述问题，在聚烯烃隔膜上涂布无机粉体和其他有机材料作为一种有效的改善聚烯烃隔膜热稳定性和循环寿命的方法被广泛提及和使用，比如将无机粉体和聚偏氟乙烯类树脂混合涂布于聚烯烃基材膜上来改善聚烯烃隔膜的热稳定性和循环性能。但此类方法仍存在不少问题，比如此类膜在高温下如150℃热收缩率依然较高；为达到较好的抗热收缩效果又往往会导致涂层与极片的粘合性不佳。因此，为进一步提高聚烯烃隔膜高温下的热稳定性和电极与隔膜之间的粘结性，提升锂电池的安全性和循环寿命，成为发展的方向。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种安全性高循环性好的锂离子电池涂布隔离膜。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种安全性高循环性好的锂离子电池涂布隔离膜，包括基材层及功能层，功能层形成于所述基材层的至少一个表面上；功能层包含无机功能层和有机功能层，无机功能层直接设置在基材膜的至少一个表面，有机功能层可设置在无机功能层和基材膜上的至少一个表面。无机功能层包括陶瓷颗粒和粘合剂，该功能层能使锂离子通过并起到支撑保护的作用，维持隔离膜的结构，不会因基材层熔化或大面积收缩而失去分隔正负极片的作用，避免正负极片的短路，阻止电池的燃烧甚至爆炸。有机功能层为氟树脂类有机物，所述的有机物能与电池极片中的粘合剂发生热融合，显著提高电池的机械强度，防止电池在循环过程中变形，并减少极片与隔膜之间的间隙增加电池的循环寿命。无机功能层的厚度介于0.5～10微米之间。有机功能层的厚度介于0.3～2.0微米之间。所述功能层，其结构可以是无机功能层或有机功能层的单层单元或由形成于基材膜上的无机功能层以及形成于上述无机功能层上的有机功能层共同组成的双层单元。作为本技术的一种优化的方案，所述基材层包括重均分子量在200万或以上的超高分子量聚乙烯、线性聚乙烯、支化聚乙烯、密度介于0.941～0.960之间的高密度聚乙烯、密度介于0.915～0.940克/立方厘米之间的低密度聚乙烯、交联聚乙烯、聚丙烯中的一种或多种形成的共聚物，所述隔膜基材的孔隙率介于38％～42％之间。作为本技术的一种优选方案，所述无机功能层的陶瓷材料为氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化镁及勃姆石中的一种或几种的混合物；所述陶瓷颗粒的中位粒径分布范围介于0.1～1微米之间，比表面积介于2m2/g～50m2/g之间。作为本技术的一种优选方案，所述无机功能层的粘合剂材料选自于聚丙烯酰胺和聚甲基丙烯酸铵的混合物；所述粘合剂中聚合物的分子量介于30万～100万之间。作为本技术的一种优选方案，所述的有机有机功能层的材料为偏氟乙烯和六氟乙烯共聚物，所选的共聚物中位粒径为0.1～0.5微米之间，分子量在60～100万之间，以摩尔数计算，六氟丙烯结构单元介于1％～10％。所述电池隔离膜在150℃时，MD向和TD向的热收缩率均小于5％；热压条件下隔膜与极片有一定的粘结力。本技术还提供一种安全性高循环性好的锂离子电池涂布隔离膜的制备方法，包括如下步骤：1)提供无机功能层和有机功能层物料，并将所述功能层物料溶于去离子水中制备得到功能层浆料；2)提供基材层，将所述无机功能层浆料涂布于所述基材层的至少一个表面上；3)去除步骤2)得到涂布隔膜中的所述去离子水，以得到由所述基材层及形成于所述基材层的至少一个表面上的无机功能层构成的电池隔离膜结构，其中，所述无机功能层基于涂布于所述基材层表面的所述无机功能层浆料得到，所述无机功能层包括陶瓷颗粒和粘合剂，无机功能层用于使锂离子通过并起到支撑保护的作用，维持隔离膜的结构，不会因基材层熔化或大面积收缩而失去分隔正负极片的作用，避免正负极片的短路，阻止电池的燃烧甚至爆炸。作为本技术的一种优选方案，步骤3)中去除所述去离子水的方式为烘烤。作为本技术的一种优选方案，步骤2)中，进行所述涂布的方式包括凹版涂布、喷涂、浸涂以及线棒涂布中的至少一种。作为本技术的一种优选方案，步骤1)中，所述功能层浆料中所述功能层物料的重量百分比介于10％～50％之间。将有机功能层浆料涂布于由步骤3)得到的的包含无机功能层的基材膜上或无机功能层至少一个表面上，其中，所述有机功能层包括聚偏氟乙烯类树脂和润湿剂。有机涂层用于增加电池极片与隔离膜间的粘结性，提高电池的循环寿命。作为本技术的一种优选方案，步骤4)中除去离子水的方式为烘烤。作为本技术的一种优选方案，步骤4)中所进行的涂布方式包括凹版涂布、喷涂、浸涂以及线棒涂布中的一种。作为一种优选方案，步骤4)中，所述有机功能浆料中所述有机功能层物料的质量百分比介于5％～40％。如上所述，本技术的电池隔离膜及其制备方法，具有以下有益效果：本技术提供一种包含功能层的电池隔离膜结构，通过有机和无机功能层的设计，可以使锂离子通过并起到支撑保护的作用，维持隔离膜的结构，增强隔膜与电池极片之间的粘结力，提高电池的安全性和循环寿命。附图说明图1显示为本技术提供的高安全性的锂离子电池隔离膜的制备方法。图2至图6显示为本技术提供的一种高安全性的锂离子电池隔离膜结构的示例。图7a和7b显示分别为本技术提供的安全性高循环性能好的锂离子电池隔离膜无机功能层和有机功能层的电镜照片。元件标号说明100基材膜101无机功能层101a陶瓷颗粒101b粘合剂1101c粘合剂2102有机功能层S1～S6步骤1)～步骤6)。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1至图7。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种安全性高循环性好的锂离子电池涂布隔离膜，其特征在于，包括基材层及功能层，功能层形成于所述基材层的至少一个表面上；功能层包含无机功能层和有机功能层，无机功能层直接设置在基材膜的至少一个表面；所述无机功能层设置在基材膜一个表面时，所述有机功能层设置在基材膜的另一个表面或设置在基材膜的另一个表面以及所述无机功能层表面；所述无机功能层设置在基材膜的两个表面时，所述有机功能层设置在所述无机功能层的至少一个表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种安全性高循环性好的锂离子电池涂布隔离膜，其特征在于，包括基材层及功能层，功能层形成于所述基材层的至少一个表面上；功能层包含无机功能层和有机功能层，无机功能层直接设置在基材膜的至少一个表面；所述无机功能层设置在基材膜一个表面时，所述有机功能层设置在基材膜的另一个表面或设置在基材膜的另一个表面以及所述无机功能层表面；所述无机功能层设置在基材膜的两个表面时，所述有机功能层设置在所述无机功能层的至少一个表面。


2.如权利要求1所述的一种安全性高循环性好的锂离子电池涂布隔离膜，其特征在于，无机功能层的原料为陶瓷颗粒和粘合剂。


3.如权利要求1所述的一种安全性...

【专利技术属性】
技术研发人员：程跃，鲁秀玲，苏晓明，付以诗，杨小锋，金颖，龚士茗，何王涛，
申请(专利权)人：上海恩捷新材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31