CN110197922A - 隔离膜和锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种隔离膜和锂离子电池，该隔离膜包括多孔基材；以及第一涂层，设置在所述多孔基材的至少一个表面上，其中，所述第一涂层包括芳香族聚酰胺。本发明通过使用芳纶涂层，在高温或常温条件下，该涂层中含有的芳香族聚酰胺在电解质中溶剂和锂盐作用下产生溶胀或增塑，提高隔离膜延伸率，同时芳纶涂层与极片活性物质或粘结剂作用，提高了电芯的安全性能。

Description

隔离膜和锂离子电池
技术领域
本申请的实施例涉及电池领域，更具体地，涉及一种隔离膜和锂离子电池。
背景技术
随着消费电子类的产品以及电动汽车等的普及，对电池的电性能以及安全性能提出了更高的要求，如电池除了需要具备较高的体积或重量能量密度之外，还必须保持较高的安全可靠性。锂离子电池相对于其它种类的电池具有较高的能量密度优势。
这些年来，为提高电芯的能量密度，隔离膜以及涂层的厚度不断减薄，降低了锂离子电池的安全可靠性，因而需要有效的技术手段解决隔离膜在变薄同时增加对应力和热的抵抗作用。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种具有高延伸率、高粘结性和高耐热性的多功能芳纶隔离膜，该隔离膜在电解质中溶剂和锂盐作用下产生溶胀或增塑，同时芳纶涂层与极片活性物质或粘结剂作用，提高隔离膜延伸率，提高了电芯的安全性能。。
一种锂离子电池，包括：隔离膜；以及电解质；其中，所述隔离膜包括多孔基材和第一涂层，所述第一涂层包括芳香族聚酰胺；所述电解质包括线状酯类化合物。
在上述锂离子电池中，其中，所述第一涂层设置在所述多孔基材的至少一个表面上。
在上述锂离子电池中，其中，所述隔离膜还包括第二涂层，所述第二涂层包括无机颗粒和聚合物中的一种或多种的组合。
在上述锂离子电池中，其中，所述第一涂层还包括无机颗粒和聚合物中的一种或多种的组合。
在上述锂离子电池中，其中，所述无机颗粒选自氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锌、氧化镁、勃姆石、氢氧化镁、钛酸钙、钛酸钡、磷酸锂、磷酸钛锂、钛酸镧锂中的一种或多种的组合。
在上述锂离子电池中，其中，所述聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚六氟丙烯、聚丙烯氰中的一种或多种的组合。
在上述锂离子电池中，其中，所述芳香族聚酰胺包括对位芳香族聚酰胺、间位芳香族聚酰胺、半芳香族聚酰胺和共聚芳香族聚酰胺中的一种或多种的组合。
在上述锂离子电池中，其中，所述共聚芳香族聚酰胺是通过将二元胺芳族化合物与二元酰氯芳族化合物聚合而制备。
在上述锂离子电池中，其中，所述二元胺芳族化合物选自以下化学式所示的化合物中的一种或多种的组合：
在上述锂离子电池中，其中，所述二元酰氯芳族化合物选自以下化学式所示的化合物中的一种或多种的组合：
在上述锂离子电池中，其中，所述芳香族聚酰胺的多分散性指数Mw/Mn在5～100之间，分子量在1000～100万之间。
在上述锂离子电池中，其中，所述第一涂层的厚度为0.5～20um。
在上述锂离子电池中，其中，所述线状酯类化合物包括碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、丙酸丙、乙酸甲酯、中的一种或多种的组合。
在上述锂离子电池中，其中，所述电解质还包括环状酯类化合物，所述环状酯类化合物包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、1,4-丁内酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸乙烯基亚乙酯中的一种或多种的组合。
在上述锂离子电池中，其中，所述电解质包括锂盐，所述锂盐选自六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂、高氯酸锂、二草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)中的一种或多种的组合。
本发明通过使用芳纶涂层(即，含有芳香族聚酰胺的涂层)，在高温或常温条件下，该涂层中含有的芳香族聚酰胺在电解质中溶剂和锂盐作用下产生溶胀或增塑，提高隔离膜延伸率，同时芳纶涂层与极片活性物质或粘结剂作用，提高了电芯的安全性能。
具体实施方式
下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本申请，但不以任何方式限制本申请。
本申请通过芳香族聚酰胺在电解质中增塑或溶胀提高芳纶隔离膜的延伸率，以及芳香族聚酰胺与电解质的相互配合进而产生溶胀或增塑，提升了隔离膜与极片的粘结力，进而提升电芯的安全性能。
具体为，将具有一定的延伸率并同时具备高粘结性和高耐热性的芳香族聚酰胺涂布于PE(聚乙烯)/PP(聚丙烯)多孔基材的一个或多个表面，在常温或高温条件下，电解质中的溶剂扩散进入芳香族聚酰胺的分子链相之间，同时电解质中的锂盐还可以与芳香族聚酰胺中的酰胺键发生配位作用降低分子链间的氢键作用，使得芳香族聚酰胺产生溶胀或增塑，提高其延伸率的同时使芳纶涂层中的酰胺键与阴阳极活性物质或粘结剂产生相互作用(氢键)，进而使隔离膜和极片产生粘结，提升了隔离膜与极片的粘结力，并且提高了电芯在外力作用下的安全性能。
本发明提供了一种锂离子电池用芳纶隔离膜，包括多孔基材(包括但不限于PE(聚乙烯)/PP(聚丙烯))和芳纶涂层(即，第一涂层)，其中，芳纶涂层包含芳香族聚酰胺，芳香族聚酰胺包括对位芳香族聚酰胺、间位芳香族聚酰胺、半芳香族聚酰胺(如PA6T(聚对苯二甲酰己二胺))以及共聚芳香族聚酰胺的一种或几种。
在该隔离膜中，芳香族聚酰胺的多分散性指数Mw/Mn在5～100之间，分子量在1000～100万，分散性指数越小，分子量分布越均匀，分散性指数越大，分子量分布越宽；当多分散性指数大于100时，分子量太过分散，不利于芳香族聚酰胺与电解质中的溶剂和锂盐与酰胺键的配位作用，从而不利于提升芳香族聚酰胺的延伸率，当多分散性指数小于5时，较难制备，因此，芳香族聚酰胺的多分散性指数Mw/Mn在5～100之间时，可有效提高芳香族聚酰胺的延伸率。
在一些实施例中，芳香族聚酰胺的分子量在1000～100万之间，当分子量太小时，电解质中的溶剂难以扩散进入芳香族聚酰胺的分子链相之间，当分子量太大时，芳香族聚酰胺粘度增加，不利于芳香族聚酰胺中的酰胺键与电解质中的溶剂和锂盐发生配位作用。因而，芳香族聚酰胺的分子量在1000～100万之间时可以提高隔离膜的延伸性和粘结性。
本发明提供了一种锂离子电池，包括第一涂层和第二涂层，其中，第二涂层可以设置于所述多孔基材和所述第一涂层之间。也可以第一涂层设置于所述多孔基材和所述第二涂层之间。
在一些实施例中，芳纶涂层的厚度在0.5-20μm之间，这是由于当涂层厚度太小时，电芯的安全性能较低；当涂层的厚度太大时，阻碍了锂离子的穿透，因此，当涂层的厚度在0.5-20μm时，在改善隔离膜的性能的同时保证了电芯在外力作用下的安全性能。
在一些实施例中，对以上芳香族聚酰胺可产生溶胀或增塑的电解质包括锂盐和线状酯类化合物，该锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂、高氯酸锂、二草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)中的一种或多种的组合，该锂盐的浓度为0.5mol/L～3mol/L。
线状酯类化合物包括碳酸甲乙酯(MEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、丙酸甲酯、丁酸甲酯(MB)、乙酸乙酯(EA)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)、丁酸乙酯(EB)、乙酸甲酯中的一种或多种的组合。
此外，该电解质还包括环状酯类化合物，环状酯类化合物包括包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、1,4-丁内酯、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)中的一种或多种的组合。
电解质溶度参数范围在6～15(cal/cm3)1/2之间，在常温或高温条件下，电解质的溶剂扩散进入芳香族聚酰胺的分子链相之间，同时电解质中的溶剂和锂盐与酰胺键发生配位作用进一步降低分子链间的氢键作用，导致芳香族聚酰胺产生溶胀或增塑作用，溶胀的芳香族聚酰胺与阴阳极活性物质或粘结剂之间产生氢键等较强的相互作用，使芳香族聚酰胺具备较高的延伸率同时是电芯内部隔离膜与极片具备优异的粘结力。
本申请的实施例还提供了包括上述隔离膜和电解质的锂离子电池。该锂离子电池还包括正极极片、负极极片等。
锂离子电池的正极极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体上的正极活性物质层，正极活性物质层包括正极活性物质、导电剂和粘结剂。正极集流体可以采用铜箔、铝箔、镍箔、碳基集流体中的一种或几种的组合，同样，也可以采用本领域常用的其他正极集流体。导电剂可以包括导电炭黑、片层石墨、石墨烯、碳纳米管中的一种或几种的组合。粘结剂包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素纳、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和聚六氟丙烯中的一种或几种的组合。正极活性物质包括但不限于钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、镍钴酸锂、磷酸铁锂、镍钴铝酸锂和镍钴锰酸锂中的一种或几种的组合，以上正极活性物质包括现有技术中经过掺杂或包覆处理的正极活性物质。
锂离子电池的负极极片包括负极集流体和设置于负极集流体上的负极活性物质层。将负极活性物质层的浆料涂覆在负极集流体上烘干即可制成负极极片。负极集流体可以为铜箔、铝箔、镍箔、碳基集流体中的一种或几种的组合。负极活性物质层可以包括负极活性物质和分散剂。负极活性物质可以包括人造石墨、天然石墨、碳化硅、中间相碳微球中的一种或几种的组合。分散剂可以包括羧甲基纤维素锂、羧甲基纤维素钠中的一种或几种的组合。另外，负极活性物质层还可以包括粘结剂，粘结剂包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素纳、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和聚六氟丙烯中的一种或几种的组合。
将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序卷绕或堆叠成裸电芯，之后装入例如铝塑膜中，注入电解质，化成、封装，即制成锂离子电池。然后，对制备的锂离子电池进行性能测试。
本领域的技术人员将理解，以上描述的锂离子电池的制备方法仅是实施例。在不背离本申请公开的内容的基础上，可以采用本领域常用的其他方法。
本申请的隔离膜和电解质可用于不同结构的锂离子电池中，实施例中以卷绕型锂离子电池作为实例，但是本申请的隔离膜和电解质可以应用于叠片结构、多极耳结构等的锂离子电池，所有这些均包含在本申请的范围内。
本申请的负极极片可用于不同类型的锂离子电池中，实施例中以软包型锂离子电池作为实例，但是本申请的隔离膜和电解质可以应用于方形壳电池、圆柱形电池等其他锂离子电池，所有这些均包含在本申请的范围内。
下面描述隔离膜涂层的制备：
芳纶涂层制备：将芳香族聚酰胺聚合物(即，芳纶材料)溶解在N,N-二甲基乙酰胺和氯化钙的混合物中(氯化钙促进芳香族聚酰胺聚合物在N,N-二甲基乙酰胺中的溶解)，其中，芳香族聚酰胺聚合物和氯化钙的质量比为90～95:4～6，得到芳纶浆料；之后，利用本领域中常用的微凹涂布法将芳纶浆料均匀涂布到2～30μm厚的多孔基材聚乙烯的表面，得到湿膜，湿膜凝固浴萃取(凝固浴萃取使用的溶剂为DMAC(二甲基乙酰胺)和NMP(N-甲基吡咯烷酮))溶剂并凝固干燥，得到芳纶隔离膜。
无机物涂层制备：将质量比为90～97:2～7的无机填料以及粘结剂(包括但不限于聚偏二氟乙烯(PVDF)和/或丁苯橡胶(SBR))加入溶剂水中混合均匀制成浆料，得到无机物浆料；之后，利用微凹涂布法将无机物浆料均匀涂布到2～30μm厚的多孔基材聚乙烯的表面，得到湿膜，湿膜经烘箱干燥后，得到复合多孔隔离膜。
有机物涂层制备：将有机物分散在含有粘结剂(包括但不限于丁苯橡胶(SBR))的水溶液中，其中，有机物和粘结剂的质量比为93～97:1～3，得到有机物浆料，之后，采用喷涂的方式将有机物浆料涂布到隔离膜表面，经过烘箱干燥后，得到复合多孔隔离膜。
无机物包括：氧化硅、氧化铝、勃姆石、氧化钛、氧化锌、氧化镁、氢氧化镁、钛酸钙、钛酸钡、磷酸锂、磷酸钛锂、钛酸镧锂中的一种或多种。
有机物包括：聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚六氟丙烯、聚丙烯氰中的一种或多种。
下面为芳纶隔离膜的涂布方案：
(1)在多孔基材的一个或两个表面涂布芳纶浆料，(2)先在多孔基材的一个或两个表面涂布无机物浆料，再涂布芳纶浆料，(3)在多孔基材的一个或两个表面涂布芳香族聚酰胺浆料与无机物浆料的混合浆料，(4)在多孔基材的一个或两个表面涂布芳纶浆料与有机物浆料的混合浆料，(5)在涂布之后的芳纶涂层表面涂布有机物涂层，(6)在涂布之后的芳纶涂层表面涂布无机物涂层。
电芯的制备：
将活性物质钴酸锂、导电剂(如，碳)、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按重量比90～96：1～5：1～5在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分搅拌混合均匀后，涂覆于Al箔上烘干、冷压，得到正极极片；
将活性物质人造石墨、导电剂(如，碳)、粘结剂丁苯橡胶(SBR)、分散剂碳甲基纤维素钠(CMC)按照重量比95～98：0.3～3：1～2：0.5～1在去离子水溶剂体系中充分搅拌混合均匀后，涂覆于Cu箔上烘干、冷压，得到负极极片。
以上述涂层制备的芳纶隔离膜作为隔离膜。电解质可以采用以上描述的电解质。本领域的技术人员将理解，可以采用本领域常用的其它正极和负极。将正极材料、隔离膜、负极材料等按顺序卷绕或堆叠成裸电芯，之后装入例如铝塑膜中进行封装，注入电解质，封装以及测试。
下面列举了一些具体实施例和对比例以更好地对本申请进行说明。
实施例1
将活性物质钴酸锂、导电剂碳、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按重量比94：3：3在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分搅拌混合均匀后，涂覆于Al箔上烘干、冷压，得到正极极片；
将活性物质人造石墨、导电剂碳、粘结剂丁苯橡胶(SBR)、增稠剂碳甲基纤维素钠(CMC)按照重量比97：1：1.5：0.5在去离子水溶剂体系中充分搅拌混合均匀后，涂覆于Cu箔上烘干、冷压，得到负极极片。
将间位芳香族聚酰胺溶解在N,N-二甲基乙酰胺和氯化钙的混合物中，得到间位芳香族聚酰胺浆料，之后，利用微凹涂布法将浆料均匀涂布到5μm厚的多孔基材聚乙烯的两个表面上，得到湿膜，湿膜凝固浴萃取溶剂并凝固干燥，得到芳纶隔离膜，其中，芳纶涂层干燥后两面的厚度均为1μm，电解质采用EP+PP+LiPF6，进行全电池制备，得到锂离子电池。
实施例2
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例2采用对位芳香族聚酰胺制备芳纶隔离膜。
实施例3
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例3采用半芳香族聚酰胺PA6T(聚对苯二甲酰己二胺)制备芳纶隔离膜。
实施例4
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例4采用共聚芳香族聚酰胺1(由化合物1和化合物12共聚制成)制备芳纶隔离膜。
实施例5
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例5采用共聚芳香族聚酰胺2(由化合物5和化合物13共聚制成，并且在分子链中引入萘基)制备芳纶隔离膜。
实施例6
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例6采用共聚芳香族聚酰胺3(由化合物7和化合物11共聚制成，并且在分子链中引入联苯基)制备芳纶隔离膜。
实施例7
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例7采用共聚芳香族聚酰胺4(由化合物2和化合物12共聚制成，并且在分子侧链中引入氟和氯)制备芳纶隔离膜。
实施例8
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例8中的芳纶涂层干燥后两面的厚度均为0.5μm。
实施例9
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例9中的芳纶涂层干燥后两面的厚度均为2μm。
实施例10
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例10中的芳纶涂层干燥后两面的厚度均为4μm。
实施例11
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例11中的芳纶涂层干燥后两面的厚度均为5μm。
实施例12
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例12中的芳纶涂层干燥后两面的厚度均为10μm。
实施例13
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例13中的芳纶涂层干燥后两面的厚度均为20μm。
实施例14
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例14将间位芳香族聚酰胺浆料涂布在多孔基材聚乙烯的面对阴极的表面上，得到芳纶隔离膜，其中，芳纶涂层干燥后的厚度为2μm。
实施例15
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例15将间位芳香族聚酰胺浆料涂布在多孔基材聚乙烯的面对阳极的表面上，得到芳纶隔离膜，其中，芳纶涂层干燥后的厚度为2μm。
实施例16
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例16将间位芳香族聚酰胺浆料与聚偏二氟乙烯(PVDF)浆料混合，形成混合浆料，然后利用微凹涂布法将混合浆料均匀涂布到5μm厚的多孔基材聚乙烯的两个表面上，得到湿膜，湿膜凝固浴萃取溶剂并凝固干燥，得到芳纶隔离膜，其中，芳纶涂层干燥后两面的厚度均为1μm。
实施例17
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例17将间位芳香族聚酰胺浆料与氧化铝浆料混合，形成混合浆料，然后利用微凹涂布法将混合浆料均匀涂布到5μm厚的多孔基材聚乙烯的两个表面上，得到湿膜，湿膜凝固浴萃取溶剂并凝固干燥，得到芳纶隔离膜，其中，芳纶涂层干燥后两面的厚度均为1μm。
实施例18
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例18将间位芳香族聚酰胺浆料与氧化铝浆料和PVDF浆料混合，形成混合浆料，然后利用微凹涂布法将混合浆料均匀涂布到5μm厚的多孔基材聚乙烯的两个表面上，得到湿膜，湿膜凝固浴萃取溶剂并凝固干燥，得到芳纶隔离膜，其中，芳纶涂层干燥后两面的厚度均为1μm。
实施例19
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例19将间位芳香族聚酰胺浆料涂布在多孔基材聚乙烯的两个表面上，得到芳纶隔离膜，其中，芳纶涂层干燥后的厚度为1μm，之后，在隔离膜上的两个表面上(芳纶涂层上)涂布氧化铝浆料，通过烘箱干燥后得到复合多孔隔离膜，其中，氧化铝涂层干燥后两面的厚度均为1μm。
实施例20
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例20将间位芳香族聚酰胺浆料涂布在多孔基材聚乙烯的两个表面上，得到芳纶隔离膜，其中，芳纶涂层干燥后的厚度为1μm，之后，在隔离膜的两个表面上(芳纶涂层上)涂布PVDF浆料，通过烘箱干燥后得到复合多孔隔离膜，其中，PVDF涂层干燥后两面的厚度均为1μm。
实施例21
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例21将间位芳香族聚酰胺浆料涂布在多孔基材聚乙烯的两个表面上，得到芳纶隔离膜，其中，芳纶涂层干燥后的厚度为1μm，之后，在隔离膜的两个表面上涂布PVDF浆料和氧化铝浆料(质量比为1:1)的混合浆料，通过烘箱干燥后得到复合多孔隔离膜，其中，PVDF和氧化铝混合涂层干燥后两面的厚度均为1μm。
实施例22
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例22将氧化铝浆料涂布在多孔基材聚乙烯的两个表面上，通过烘箱干燥后，得到复合多孔隔离膜，其中，氧化铝涂层干燥后的两面的厚度均为1μm，之后，在隔离膜的两个表面上(氧化铝涂层上)涂布间位芳香族聚酰胺浆料，得到芳纶隔离膜，其中，芳纶涂层干燥后两面的厚度均为1μm。
实施例23
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例23将PVDF浆料涂布在多孔基材聚乙烯的两个表面上，通过烘箱干燥后，得到复合多孔隔离膜，其中，PVDF涂层干燥后的厚度为1μm，之后，在隔离膜的两个表面上涂布间位芳香族聚酰胺浆料，得到芳纶隔离膜，其中，芳纶涂层干燥后两面的厚度均为1μm。
实施例24
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例24将PVDF浆料和氧化铝浆料(质量比为1:1)的混合浆料涂布在多孔基材聚乙烯的两个表面上，通过烘箱干燥后，得到复合多孔隔离膜，其中，PVDF和氧化铝混合涂层干燥后的厚度为1μm，之后，在隔离膜的两个表面上涂布间位芳香族聚酰胺浆料，得到芳纶隔离膜，其中，芳纶涂层干燥后两面的厚度均为1μm。
实施例25
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例25的电解质采用EC+PC+LiPF6。
实施例26
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例26的电解质采用DMC+EC+LiPF6。
实施例27
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例27的电解质采用EMC+DEC+LiPF6。
实施例28
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例27的电解质采用EC+PC+FEC+LiPF6。
实施例29
与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例27的电解质采用EC+PC+VC+LiPF6。
对比例1
与实施例1的制备方法一致，不同的是对比例1将氧化铝浆料涂布到多孔基材聚乙烯的两个表面上，得到复合多孔隔离膜，其中，氧化铝涂层干燥后的厚度为1μm。
对比例2
与实施例1的制备方法一致，不同的是对比例2将PVDF浆料涂布到多孔基材聚乙烯的两个表面上，得到复合多孔隔离膜，其中，PVDF涂层干燥后的厚度为1μm。
对比例3
与实施例1的制备方法一致，不同的是对比例3将氧化铝浆料和PVDF浆料(质量比为1:1)的混合浆料涂布到多孔基材聚乙烯的两个表面上，得到复合多孔隔离膜，其中，氧化铝和PVDF混合涂层干燥后的厚度为1μm。
最后实施例1至29中的芳纶隔离膜以及对比例1至3中的隔离膜的物理性质的测试过程如下：
(1)隔离膜涂层厚度测试：先采用万分尺测试隔离膜基材的厚度，然后再测试涂布之后的厚度，除去隔离膜基材的厚度即为涂层厚度。
(2)涂层延伸率测试：将涂层涂布在聚四氟乙烯盘上烘干成膜，然后采用拉伸试验机测试拉伸延伸率，测试速度50mm/min。
(3)耐热性测试：将涂布之后的隔离膜悬空并将四个角固定，采用温度为200℃的热风枪进行烘烤，热枪与隔离膜的距离为20mm，烘烤时间60s，观察隔离膜表面是否有破裂，未破裂记为pass(通过)，否则为NG(不通过)；
(4)湿压粘结测试：将成品电芯进行放电，拆解电芯并制备隔离膜与阴阳极复合的测试样条，样品宽度15mm，然后将极片和隔离膜分别进行180°剥离测试，测试速度50mm/min，记录剥离力的数值，并换算为N/m。
(5)Nail(穿钉)测试：将电芯进行满充，采用6mm钢钉以30mm/s的测试速度进行穿钉测试，记录电芯是否燃烧，没有发生燃烧，则记为通过。
表1
由表1可知，根据实施例1至7，通过使用芳纶材料制成的芳纶涂层，提高了隔离膜的延伸率，使得芳纶隔离膜的延伸率最高达100％，并且该隔离膜的穿钉测试率高达100％，表明该隔离膜安全性较强；此外，实施例1至实施例7进一步表明，不同的芳纶化学结构不同，影响芳纶自身的韧性，其具备的延伸率和溶胀性能也不同，导致延伸率和穿钉测试结果不同，并且由共聚芳香族聚酰胺制成的芳纶隔离膜的测试结果最佳；这是由于共聚芳香族聚酰胺是通过将多官能二元胺芳族化合物与多官能二元酰氯芳族化合物聚合而制备，可以通过共聚破坏规整度，从而破坏对位或间位芳香族聚酰胺分子链之间的氢键，增加芳香族聚酰胺的柔韧性，可以进一步提高芳香族聚酰胺的延伸率；此外，该共聚芳香族聚酰胺分子侧链可以包括氟、氯、甲基、硝基、磺酸基中的一种或多种，并且在聚酰胺分子链中还可引入萘基、蒽基、联苯基等刚性结构、脂肪族韧性结构、杂环结构、二炔类结构、N取代结构和超支化结构，以破坏分子链规整度，降低氢键的作用，增加芳香族聚酰胺的溶解性，进而提高芳纶隔离膜的粘结力。
将实施例1至7的结果与对比例1至3的结果进行比较可知，芳纶隔离膜明显改进了锂离子电池的隔离膜的延伸率、耐热性和安全性；并且将实施例1与对比例2的结果进行比较可知，在涂层厚度都为1μm和1μm的条件下，以及相同的电解质条件下，芳香族聚酰胺具有较高的延伸率、耐热性以及穿钉通过率；这是由于在芳纶隔离膜中，将具有高粘结性和高耐热性的芳香族聚酰胺涂布于PE(聚乙烯)基材的两个表面，在常温或高温条件下，电解质中的溶剂扩散进入芳香族聚酰胺的分子链相之间降低分子链间的氢键作用，同时芳香族聚酰胺中的酰胺键还可以与电解质中的锂盐发生配位作用进一步降低分子链间的氢键作用，使得芳香族聚酰胺产生溶胀或增塑作用，提高其延伸率的同时使芳纶涂层中的酰胺键与阴阳极活性物质或粘结剂产生相互作用(氢键)，进而使隔离膜和极片产生粘结，提升了隔离膜与极片的粘结力，并且提升了电芯在外力作用下的安全性能。
根据实施例1、8至13的结果可知，芳纶涂层的厚度不同，会导致隔离膜耐热性不同，涂层越厚，耐热越好，穿钉通过率越高；这是由于当涂层厚度太小时，电芯的安全性能较低，因而，穿钉通过率较低；当涂层的厚度太大时，阻碍了锂离子的穿透，因此，当涂层的厚度在0.5～20μm时，在改善隔离膜的性能的同时保证了电芯在外力作用下的安全性能。
根据实施例1、14至15的结果可知，不论芳纶涂层涂布在多孔基材聚乙烯的一个表面还是两个表面上，隔离膜耐热性和穿钉通过率均在同一水平；这是由于相同种类的芳香族聚酰胺制备成相同厚度的芳纶涂层时，产生的耐热性和穿钉通过率相同。
根据实施例16至24可知，通过改变不同芳纶涂层的组成和结构，芳纶涂层的延伸率和耐热性发生变化，并且穿钉通过率也不同；通过将实施例16、17、18的结果进行对比可知，氧化铝混合芳香族聚酰胺、PVDF混合芳香族聚酰胺或(氧化铝+PVDF)混合芳香族聚酰胺制备成的芳纶涂层延伸率变化，穿钉测试结果不同；此外，通过将实施例16、20、23的结果进行对比、实施例17、19、22的结果进行对比以及实施例18、21、24的结果进行对比可知，不同的芳纶涂层结构导致不同的延伸率和穿钉通过率，但是当单独使用芳纶浆料制备涂层时，芳纶涂层的位置没有对延伸率和穿钉通过率没有影响。
此外，将实施例16至18与对比例1至3的结果比较可知，加入芳香族聚酰胺的涂层延伸率较高，并且穿钉测试效果较好，而涂布氧化铝、PVDF以及氧化铝与PVDF的混合物，涂层不具备延伸特性，对穿钉也没有改善；这是由于将具有高粘结性和高耐热性的芳香族聚酰胺涂布于PE基材的两个表面，在常温或高温条件下，电解质中的溶剂扩散进入芳香族聚酰胺的分子链相之间降低分子链间的氢键作用，同时芳香族聚酰胺中的酰胺键还可以与电解质中的锂盐发生配位作用进一步降低分子链间的氢键作用，使得芳香族聚酰胺产生溶胀或增塑作用，提高其延伸率的同时使芳纶涂层中的酰胺键与阴阳极活性物质/binder产生相互作用，进而使隔离膜和极片产生粘结，提升了隔离膜与极片的粘结力，并且提升了电芯在外力作用下的安全性能。
根据实施例1、25至29的结果可知，在其他条件相同时，仅改变电解质成分，不同的电解质，影响芳香聚酰胺延伸率，同时影响穿钉结果；这是由于电解质中的溶剂可以扩散进入芳香族聚酰胺的分子链相之间降低分子链间的氢键作用，不同的电解质扩散进入芳香族聚酰胺的分子链相之间的能力不同，从而使得制备的芳纶隔离膜的延伸率以及安全性能不同。
本领域技术人员应理解，以上实施例仅是示例性实施例，在不背离本申请的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。

Claims (15)

1.一种锂离子电池，包括：
隔离膜；以及
电解质；
其中，所述隔离膜包括多孔基材和第一涂层，所述第一涂层包括芳香族聚酰胺，所述电解质包括线状酯类化合物。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，所述第一涂层设置在所述多孔基材的至少一个表面上。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，所述隔离膜还包括第二涂层，所述第二涂层包括无机颗粒和聚合物中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，所述第一涂层还包括无机颗粒和聚合物中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求3或4所述的锂离子电池，其中，所述无机颗粒选自氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锌、氧化镁、勃姆石、氢氧化镁、钛酸钙、钛酸钡、磷酸锂、磷酸钛锂、钛酸镧锂中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求3或4所述的锂离子电池，其中，所述聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚六氟丙烯、聚丙烯氰中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，所述芳香族聚酰胺包括对位芳香族聚酰胺、间位芳香族聚酰胺、半芳香族聚酰胺和共聚芳香族聚酰胺中的一种或多种的组合。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池，其中，所述共聚芳香族聚酰胺是通过将二元胺芳族化合物与二元酰氯芳族化合物聚合而制备。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池，其中，所述二元胺芳族化合物选自以下化学式所示的化合物中的一种或多种的组合：
10.根据权利要求8所述的锂离子电池，其中，所述二元酰氯芳族化合物选自以下化学式所示的化合物中的一种或多种的组合：
11.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，所述芳香族聚酰胺的多分散性指数Mw/Mn在5～100之间，分子量在1000～100万之间。
12.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，所述第一涂层的厚度为0.5～20um。
13.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，所述线状酯类化合物包括碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸甲酯中的一种或多种的组合。
14.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，所述电解质还包括环状酯类化合物，所述环状酯类化合物包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、1,4-丁内酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸乙烯基亚乙酯中的一种或多种的组合。
15.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，所述电解质包括锂盐，所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂中的一种或多种的组合。
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