阅读说明：本技术 一种锂离子电池隔膜及其锂离子电池 (Lithium ion battery diaphragm and lithium ion battery thereof ) 是由 崔日俊 李国敏 于 2020-05-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种锂离子电池隔膜及其锂离子电池,所述的隔膜包括基膜和涂覆在基膜表面的第一涂层及第二涂层,所述的第一涂层为陶瓷固态电解质层,所述的第二涂层为粘合剂聚合物涂层,所述的第一涂层涂覆在基膜表面,所述第二涂层涂覆在第二涂层表面。本发明可提高隔膜的热稳定性及机械强度,增大锂离子转移能力,提高离子电导率,防止锂离子电池在负极表面不均匀的沉积而导致析锂,同时也可显著地提高隔膜电解液浸润性及隔膜与电极之间界面作用力,防止界面上形成难以除去的气泡使电极和隔膜逐渐分层,与现有商业化隔膜相比,使用本发明所制备的锂离子电池具有更好的循环稳定性及安全性能,在能量密度方面具有更高的优势。(The invention discloses a lithium ion battery diaphragm and a lithium ion battery thereof, wherein the diaphragm comprises a base film, a first coating and a second coating, the first coating and the second coating are coated on the surface of the base film, the first coating is a ceramic solid electrolyte layer, the second coating is an adhesive polymer coating, the first coating is coated on the surface of the base film, and the second coating is coated on the surface of the second coating. The invention can improve the thermal stability and mechanical strength of the diaphragm, increase the lithium ion transfer capacity, improve the ionic conductivity, prevent lithium ion battery from precipitating because of uneven deposition on the surface of the negative electrode, can also obviously improve the wettability of the diaphragm electrolyte and the interfacial force between the diaphragm and the electrode, prevent bubbles which are difficult to remove from forming on the interface and enable the electrode and the diaphragm to be gradually layered, compared with the existing commercialized diaphragm, the lithium ion battery prepared by the invention has better cycle stability and safety performance, and has higher advantage in the aspect of energy density.)

一种锂离子电池隔膜及其锂离子电池

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及到一种锂离子电池隔膜及其锂离子电池。

背景技术

锂离子电池能量密度高、工作电压高、无记忆特性且寿命长，成为新能源领域中重要的能源形式，也已经广泛地应用于混合动力汽车、移动便携设备等场合。而锂离子电池的安全性也成为了人们所关注的重点。

隔膜作为锂离子电池内部结构重要组成之一，对安全性能起着关键性作用。当前，市场上商业化的锂电池隔膜主要是以聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）为主的微孔聚烯烃隔膜，这类隔膜凭借着较低的成本、良好的机械性能、优异的化学稳定性和电化学稳定性等优点而被广泛地应用在锂离子电池隔膜中。实际应用中又包括了单层PP或PE隔膜，双层PE/PP复合隔膜，双层PP/PP复合隔膜，以及三层PP/PE/PP复合隔膜 。聚烯烃复合隔膜由Celgard公司开发，主要有PP/PE复合隔膜和PP/PE/PP复合隔膜，由于PE隔膜柔韧性好，但是熔点低为135℃，闭孔温度低，而PP隔膜力学性能好，熔点较高为165℃，将两者结合起来使得复合隔膜具有闭孔温度低，熔断温度高的优点，在较高温度下隔膜自行闭孔而不会熔化，但聚烯烃隔膜的润湿性能较差，保液不足，影响离子导电率及锂离子电池的循环性能。并且现阶段的电池的能量密度越来越高，要求隔膜需要更薄，机械强度及耐热性能更佳以满足电池的安全性能。因此，急需开发一种上述综合性能优异的隔膜以满足需要。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种锂离子电池隔膜及其锂离子电池，旨在提高隔膜的热/机械稳定性及吸液率，改善隔膜与电极之间的浸润性，降低电池的界面阻抗，提高电池的倍率性能，同时提高电池的循环性能、安全性能以及电池的能量密度。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种锂离子电池隔膜及其锂离子电池，所述的隔膜包括基膜和涂覆在基膜表面的第一涂层及第二涂层，所述的第一涂层为陶瓷固态电解质涂层，所述的第二涂层为粘合剂聚合物涂层，所述的第一涂层涂覆在基膜表面，所述第二涂层涂覆在第二涂层表面。

所述基膜为聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的一种或多种。进一步地，所述基膜为聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯中的一种或多种。

所述基膜的厚度为9~16μm。进一步地，所述基膜的厚度为12~16μm。

所述的陶瓷固态电解质涂层包括陶瓷固态电解质和少量聚合物粘合剂组成，其干粉重量比为70~90%：10~30%。所述的陶瓷固态电解质为锂镧钛氧、锂镧锆氧和钽掺杂的锂镧锆氧中的一种或几种。进一步地，所述的陶瓷固态电解质涂层包括陶瓷固态电解质和少量聚合物粘合剂组成，其干粉重量比为80~90%：10~20%。

所述的陶瓷固态电解质涂层厚度为1~3μm。进一步地，所述的陶瓷固态电解质涂层厚度为1~2μm。

所述的粘合剂聚合物涂层中的粘合剂为丙烯酸、聚氨酯、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈中的一种或多种，优选地选自丙烯酸、聚氨酯中的一种或多种。

所述的粘合剂聚合物涂层厚度为0.5~2μm。进一步地，所述的粘合剂聚合物涂层厚度为0.5~1μm。

一种锂离子电池，包括正极、负极和隔膜，所述的正极和负极之间设置有如权利要求1至7所述的隔膜。

本发明的有益效果在于：本发明的积极效果是本发明所开发额一种锂离子电池隔膜含有陶瓷固态电解质涂层，所采用的固态电解质可提高隔膜的热稳定性及机械强度，增大锂离子转移能力，提高离子电导率，防止锂离子电池在负极表面不均匀的沉积而导致析锂，同时在陶瓷固态电解质涂层表面涂覆一层粘合剂聚合物，可以显著地提高隔膜电解液浸润性，由于粘合剂强的粘接能力，可提高隔膜与电极之间界面作用力，防止界面上形成难以除去的气泡使电极和隔膜逐渐分层。

与现有商业化隔膜相比，使用本发明所制备的锂离子电池具有更好的循环稳定性及安全性能，在能量密度方面具有更高的优势。

具体实施方式

下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。

实施例1：

选取厚度为12μm的聚乙烯作为隔膜基材，将陶瓷固态电解质锂镧钛氧和聚偏氟乙烯混合均匀后，均匀涂在基膜的两面，然后将聚氨酯粘合剂涂覆在陶瓷固态电解质两面，干燥得到锂离子电池隔膜，其中陶瓷固态电解质涂层单层厚度为 2μm，粘合剂聚合物涂层单层厚度为1μm。

将三元正极活性材料、导电剂、粘接剂分散均匀，涂覆在铝箔表面，烘干，碾压分切，冲片，得到正极极片；将人造石墨负极活性材料、导电剂、增稠剂、粘接剂分散均匀，涂覆在铜箔表面，烘干，碾压分切，冲片，得到负极极片。

将所制备的正极极片和负极极片用上述制备的隔膜隔开，堆叠成裸电芯，经过铝塑膜封装，注液、封装得到锂离子电池。

实施例2：

选取厚度为12μm的聚乙烯作为隔膜基材，将陶瓷固态电解质锂镧锆氧和聚偏氟乙烯混合均匀后，均匀涂在基膜的两面，然干燥得到锂离子电池隔膜，其中陶瓷固态电解质涂层单层厚度为 2μm。

将三元正极活性材料、导电剂、粘接剂分散均匀，涂覆在铝箔表面，烘干，碾压分切，冲片，得到正极极片；将人造石墨负极活性材料、导电剂、增稠剂、粘接剂分散均匀，涂覆在铜箔表面，烘干，碾压分切，冲片，得到负极极片。

将所制备的正极极片和负极极片用上述制备的隔膜隔开，堆叠成裸电芯，经过铝塑膜封装，注液、封装得到锂离子电池。

实施例3：

选取厚度为12μm的聚乙烯作为隔膜基材，将聚氨酯粘合剂涂覆在陶瓷固态电解质钽掺杂的锂镧锆氧两面，干燥得到锂离子电池隔膜，其中粘合剂聚合物涂层单层厚度为1μm。

将三元正极活性材料、导电剂、粘接剂分散均匀，涂覆在铝箔表面，烘干，碾压分切，冲片，得到正极极片；将人造石墨负极活性材料、导电剂、增稠剂、粘接剂分散均匀，涂覆在铜箔表面，烘干，碾压分切，冲片，得到负极极片。

将所制备的正极极片和负极极片用上述制备的隔膜隔开，堆叠成裸电芯，经过铝塑膜封装，注液、封装得到锂离子电池。

比较例1：

除将隔膜换成商用的聚乙烯隔膜外，其余均与实施例1一样。

比较例2：

除将隔膜换成商用的陶瓷隔膜外，其余均与实施例1一样。

本发明提供了一种锂离子电池隔膜，明显地提高了隔膜的热稳定性及机械稳定性，并且对电解液吸收率也有一定帮助，从而有效地改善了隔膜与电极之间的浸润性，降低了电池的界面阻抗，提高了电池的倍率性能，同时再循环性能、安全性能以及电池的能量密度方面均有一定提升。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明的技术范围做出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案范围内。