复合涂布隔膜及其制备方法、包含其的锂离子电池技术

本发明专利技术公开了一种复合涂布隔膜及其制备方法、包含其的锂离子电池，复合涂布隔膜包括基材膜和形成在所述基材膜至少一个表面的涂覆层，所述涂覆层包括芳纶和无机填料，所述无机填料填充于所述芳纶形成的三维网络状结构中，涂覆层填充率为80%~98%，所述涂覆层填充率=100%

【技术实现步骤摘要】
复合涂布隔膜及其制备方法、包含其的锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种用于锂离子电池的复合涂布隔膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]隔膜是锂离子电池的关键组成部分，主要起到锂离子通路和电子绝缘的作用。聚烯烃（如PE和PP）是目前商品化锂离子电池隔膜所采用的主要材质，虽然具有一定的化学稳定性、机械性能、成本等优势，但随着锂离子电池在电动汽车领域中的应用不断渗透，聚烯烃耐高温性、与电解液润湿性等方面的不足日益凸显，严重降低了锂离子电池的安全性能，尤其阻碍了其在动力电池中的应用。
[0003]解决上述问题的常用方法为在聚烯烃基材膜的单面或者双面涂布耐高温和亲液涂层，涂层材质主要为无机材料或者有机高聚物。其中，将上述无机和有机材料混合涂布可以使隔膜兼顾耐高温和亲液特性，但涂层透气性能、耐高温性能和掉粉与否直接影响隔膜的性能。因此，对隔膜涂覆层的研究尤为重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种复合涂布隔膜及其制备方法、包含其的锂离子电池，以克服现有技术中涂覆层耐高温、透气性和防掉粉无法兼顾的问题。专利技术人发现，芳纶纤维与无机填料混合形成涂覆层，当涂覆层填充率在特定范围时，可以获得耐高温、透气性和防掉粉兼顾的涂覆隔膜。
[0005]具体方案为：一种复合涂布隔膜，包括基材膜和形成在所述基材膜至少一个表面的涂覆层，所述涂覆层包括芳纶和无机填料，所述无机填料填充于所述芳纶形成的三维网络状结构中，涂覆层填充率为80%~98%，所述涂覆层填充率=100%
×
（1
‑
涂覆层表面裸露无机填料的面积/涂覆层的面积）。
[0006]本专利技术所述的复合涂布隔膜，在一实施方式中，所述涂覆层单位厚度透气度增加值小于35 s/100cc/μm；所述复合涂布隔膜在120℃、1h条件下的MD方向热收缩率小于5%，TD方向热收缩率小于1%，掉粉率小于0.5%。
[0007]本专利技术所述的复合涂布隔膜，在一实施方式中，所述基材膜的厚度为4
‑
20μm，透气度为50
‑
500s/100cc，孔隙率为40
‑
55%；所述涂覆层的厚度为1
‑
4μm。
[0008]本专利技术所述的复合涂布隔膜，在一实施方式中，所述无机填料选自陶瓷材料、纳米线材料或纳米管材料中的至少一种；所述陶瓷材料选自Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、BaTiO3、MgO、CaO、AlOOH、SiC中的一种或多种；所述纳米线材料选自碳纳米线、凹凸棒、纳米银线、碳化硼纳米线、纳米纤维素、氢氧化铜纳米线、一氧化硅纳米线、羟基磷灰石纳米线中的一种或多种；所述纳米管材料选自碳纳米管、纳米银管、碳化硼纳米管、氢氧化铜纳米管、一氧化硅纳米管、羟基磷灰石纳米管中的一种或多种；
本专利技术所述的复合涂布隔膜，在一实施方式中，所述无机填料为表面具有羟基官能团的无机颗粒；所述无机填料的粒径为0.01~0.5μm。
[0009]一种复合涂布隔膜，包括基材膜和形成在所述基材膜至少一个表面的涂覆层，形成所述涂覆层的浆料包括芳纶原液和无机填料，所述芳纶原液的旋转粘度为2000~4000mPa
·
s。
[0010]本专利技术所述的复合涂布隔膜，在一实施方式中，形成所述涂覆层的浆料的固含量为4wt%~5wt%；所述芳纶原液包括聚间苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺中的至少一种和溶剂，所述溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮。
[0011]本专利技术所述的复合涂布隔膜，在一实施方式中，所述芳纶原液还包括助剂，所述助剂为CaCl2、KOH、LiCl和吡啶中的一种或几种，所述芳纶原液中助剂的质量含量≤10%。
[0012]一种复合涂布隔膜的制备方法，包括如下步骤：将无机填料与有机溶剂共混，进行第一高速分散，然后再与芳纶原液混合，进行第二高速分散，得到形成所述涂覆层的浆料；所述芳纶原液的旋转粘度为2000~4000mPa
·
s，形成所述涂覆层的浆料的固含量为4wt%~5wt%，所述第一高速分散的转速为6500
‑
10000r/min，所述第一高速分散的时间为10
‑
60min；所述第二高速分散的转速为6500
‑
10000r/min，所述第二高速分散的时间为10
‑
60min，所述第一告诉分散转速与所述第二高速分散转速相同；将所述浆料涂覆于基材膜的单面或双面，得到复合涂布隔膜。
[0013]本专利技术所述的复合涂布隔膜的制备方法，在一实施方式中，所述有机溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮。
[0014]一种锂离子电池，包括上述的复合涂布隔膜或上述的制备方法制备得到的复合涂布隔膜。
[0015]本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种复合涂布隔膜，涂覆层填充率适宜，涂覆层兼具耐高温、透气和不易掉粉特性。
附图说明
[0016]图1为使用imageJ软件手动框选功能选定实施例1涂覆层电镜照片中表面无机材料所在区域示意图。
[0017]其中，图1显示的视野范围的实际面积大小为1024μm
×
692μm。
[0018]其中，1
‑
32为示例性地使用imageJ软件手动框选功能分别选定的实施例1涂覆层电镜照片中表面无机材料的所在区域。
具体实施方式
[0019]以下对本专利技术的技术方案作详细说明，以下实施方式在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施方式，下列实施方式中未注明具体条件的结构或实验方法，通常按照常规条件。
[0020]本专利技术提供了一种复合涂布隔膜，包括基材膜和形成在所述基材膜至少一个表面的涂覆层，所述涂覆层包括芳纶和无机填料，所述无机填料填充于所述芳纶形成的三维网
络状结构中，涂覆层填充率为80%~98%，所述涂覆层填充率=100%
×
（1
‑
涂覆层表面裸露无机填料的面积/涂覆层的面积）。
[0021]本专利技术将芳纶纤维与无机材料混合形成涂覆层，当涂覆层填充率在特定范围时，可以获得耐高温、透气性和防掉粉兼顾的涂覆隔膜。
[0022]本专利技术对基材膜的材质不作特别限定，例如由聚烯烃（如PE和PP）制成，也可是具有涂层的基材膜。本专利技术对基材膜的厚度也不作特别限定，例如为4
‑
20μm ，优选12
‑
14μm；透气度例如为50
‑
500s/100cc，孔隙率为40
‑
55%。本领域技术人员可以根据现有技术制备本专利技术基材膜。
[0023]本专利技术中，涂覆层涂布于基材膜的单面或双面，即本专利技术隔膜可包括一层涂覆层，涂布于基膜的一个表面，也可以包括两层涂覆层，分别涂布于基膜的两个表面，本专利技术不作特别限定。
[0024]在一实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合涂布隔膜，包括基材膜和形成在所述基材膜至少一个表面的涂覆层，其特征在于，所述涂覆层包括芳纶和无机填料，所述无机填料填充于所述芳纶形成的三维网络状结构中，涂覆层填充率为80%~98%，所述涂覆层填充率=100%
×
（1
‑
涂覆层表面裸露无机填料的面积/涂覆层的面积）。2.根据权利要求1所述的复合涂布隔膜，其特征在于，所述涂覆层单位厚度透气度增加值小于35 s/100cc/μm；所述复合涂布隔膜在120℃、1h条件下的MD方向热收缩率小于5%，TD方向热收缩率小于1%，掉粉率小于0.5%。3.根据权利要求1所述的复合涂布隔膜，其特征在于，所述基材膜的厚度为4
‑
20μm，透气度为50
‑
500s/100cc，孔隙率为40
‑
55%；所述涂覆层的厚度为1
‑
4μm。4.根据权利要求1所述的复合涂布隔膜，其特征在于，所述无机填料选自陶瓷材料、纳米线材料或纳米管材料中的至少一种；所述陶瓷材料选自Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、BaTiO3、MgO、CaO、AlOOH、SiC中的一种或多种；所述纳米线材料选自碳纳米线、凹凸棒、纳米银线、碳化硼纳米线、纳米纤维素、氢氧化铜纳米线、一氧化硅纳米线、羟基磷灰石纳米线中的一种或多种；所述纳米管材料选自碳纳米管、纳米银管、碳化硼纳米管、氢氧化铜纳米管、一氧化硅纳米管、羟基磷灰石纳米管中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的复合涂布隔膜，其特征在于，所述无机填料为表面具有羟基官能团的无机颗粒；所述无机填料的粒径为0.01~0.5μm。6.根据权利要求1所述的复合涂布隔膜，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜廷国，刘杲珺，郑蕾，马平川，高飞飞，董秋春，盛雷，李亚迪，白耀宗，
申请(专利权)人：中材锂膜南京有限公司，
类型：发明
国别省市：