CN110635091A - 锂电池复合隔膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了锂电池复合隔膜，包括基膜所述基膜两侧涂覆有网状陶瓷涂层和涂胶层，所述涂胶层位于所述网状陶瓷涂层的两端；其制备的方法步骤如下：S1：在基膜两侧均匀涂覆一层陶瓷层，并通过控制涂覆点使其在基膜表面形成网状结构；S2：将S1中涂覆后的基膜的陶瓷层的两端均匀涂覆涂胶层。本发明的隔膜中间网状陶瓷涂层可以提供更多的锂离子通道，同时可以存储更多的电解液，从而降低电池内阻，提升电池循环寿命；隔膜两侧PVDF涂胶层在与正负极片粘接时，可以减少电池在除气过程中电解液的损失量，从而提升电池循环性能；采用本发明的复合隔膜的电池相对于采用普通隔膜的电池，在电池安全性和电池倍率性能上得到较大的提升。

Description

锂电池复合隔膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及锂电池复合隔膜及其制备方法。
背景技术
现有常用的锂离子电池隔膜结构主要为聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)单层微孔膜或者聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)三层隔膜，而聚乙烯或聚丙烯类隔膜材料的透气性及亲液性较差，并且该类材料的热稳定性差，当温度达到一定时，隔膜发生熔断，导致正负极直接接触，从而产生电池内部短路，最终导致电池失效。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了锂电池复合隔膜及其制备方法，提高了复合隔膜的吸液能力、耐高温性能和防穿刺性能。
本发明提出的锂电池复合隔膜，包括基膜所述基膜两侧涂覆有网状陶瓷涂层和涂胶层，所述涂胶层位于所述网状陶瓷涂层的两端。
优选地，所述网状陶瓷层的宽度占基膜宽度的80-90％，且位于所述所述网状陶瓷层两端的涂胶层对称分布。
优选地，所述基膜为聚乙烯、聚丙烯或者无纺布中的一种或几种，所述基膜的厚度为6-25μm。
优选地，所述网状陶瓷涂层为氧化铝、碳化硼、二氧化硅、氮化硅和氮化硼中的一种或几种，所述网状陶瓷涂层的厚度为0.5-4μm。
优选地，所述涂胶层为PVDF涂层，所述PVDF层的厚度为0.5-2μm。
本发明提出的锂电池复合隔膜制备的方法步骤如下：
S1：在基膜两侧均匀涂覆一层陶瓷层，并通过控制涂覆点使其在基膜表面形成网状结构；
S2：将S1中涂覆后的基膜的陶瓷层的两端均匀涂覆涂胶层。
优选地，所述S1中的陶瓷层采用点涂涂覆方法，且涂覆点为0.1-2μm直径的圆点。
优选地，所述S2中的涂胶层采用喷涂涂覆方法。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
(1)本发明的隔膜中间网状陶瓷涂层可以提供更多的锂离子通道，同时可以存储更多的电解液，从而降低电池内阻，提升电池循环寿命；
(2)隔膜两侧PVDF涂胶层在与正负极片粘接时，可以减少电池在除气过程中电解液的损失量，从而提升电池循环性能；
(3)采用本发明的复合隔膜的电池相对于采用普通隔膜的电池，在电池安全性和电池倍率性能上得到较大的提升。
附图说明
图1为本发明提出的锂电池复合隔膜的结构示意图；
图2为本发明提出的采用实施例1制备的隔膜的电池的针刺试验结果；
图3为本发明提出的采用对比例2制备的隔膜的电池的针刺试验结果。
图中：1-基膜、2-网状陶瓷涂层、3-涂胶层。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
本发明提出的锂电池复合隔膜制备的方法步骤如下：
S1：在基膜两侧中间宽度为整个宽度的85％的区域按照点涂工艺，在基膜表面均匀排列直径为1μm的陶瓷涂布圆点。通过涂布头控制圆点之间的排列构成四边形，网状陶瓷涂层的厚度为1μm；
S2：完成网状陶瓷涂层后，再采用喷涂涂覆方法在基膜两侧剩余区域均匀涂覆上涂胶层。涂胶层厚度为1μm。
其中：基膜为无纺布，基膜厚度为9μm；网状陶瓷涂层为氧化铝；涂胶层为聚偏氟乙烯(PVDF)涂层。
实施例2
本发明提出的锂电池复合隔膜制备的方法步骤如下：
S1：在基膜两侧中间宽度为整个宽度的80％的区域按照点涂工艺，在基膜表面均匀排列直径为0.1μm的陶瓷涂布圆点。通过涂布头控制圆点之间的排列构成四边形，网状陶瓷涂层的厚度为0.5μm；
S2：完成网状陶瓷涂层后，再采用喷涂涂覆方法在基膜两侧剩余区域均匀涂覆上涂胶层。涂胶层厚度为0.5μm。
其中：基膜为聚乙烯，基膜厚度为6μm；网状陶瓷涂层为氧化铝和碳化硼；涂胶层为PVDF涂层。
实施例3
本发明提出的锂电池复合隔膜制备的方法步骤如下：
S1：在基膜两侧中间宽度为整个宽度的90％的区域按照点涂工艺，在基膜表面均匀排列直径为2μm的陶瓷涂布圆点。通过涂布头控制圆点之间的排列构成四边形，网状陶瓷涂层的厚度为4μm；
S2：完成网状陶瓷涂层后，再采用喷涂涂覆方法在基膜两侧剩余区域均匀涂覆上涂胶层。涂胶层厚度为2μm。
其中：基膜为聚乙烯和聚丙烯，基膜厚度为25μm；网状陶瓷涂层为氮化硅；涂胶层为PVDF涂层。
对比例1
在基膜两侧整个宽度区域均按照点涂工艺，在基膜表面均匀排列直径为1μm的陶瓷涂布圆点。通过涂布头控制圆点之间的排列构成四边形，网状陶瓷涂层的厚度为1μm；
其中：基膜为无纺布，基膜厚度为9μm；网状陶瓷涂层为氧化铝。
对比例2
采用现有技术在基膜两侧涂覆1μm厚度的聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯复合隔膜，其中基膜为无纺布，基膜厚度为9μm。
对采用实施例1-3及对比例1-2制得的电池的性能进行测试，为了表面数据的偶然性，每种方案进行10次平行实验，并取平均值进行记录分析，结果见下表：
表1电池性能测试
Figure BDA0002170633280000031
从上表可以看出，本申请制得的复合隔膜在保液量和放电倍率性能相比于现有技术均有较大幅度的提高。
此外，本发明还分别对实施例1和进行了电池针刺试验，从结果可以看出，采用本发明的电池在针刺过程中，电池表面温度为40℃，电池未起火冒烟。而采用现有隔膜的电池在针刺过程中，电池冒烟后起火，电池表面温度超过300℃。采用本发明隔膜的电池具有优异的安全性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.锂电池复合隔膜，其特征在于，包括基膜所述基膜两侧涂覆有网状陶瓷涂层和涂胶层，所述涂胶层位于所述网状陶瓷涂层的两端。
2.根据权利要求1所述的锂电池复合隔膜，其特征在于，所述网状陶瓷层的宽度占基膜宽度的80-90％，且位于所述所述网状陶瓷层两端的涂胶层对称分布。
3.根据权利要求1所述的锂电池复合隔膜，其特征在于，所述基膜为聚乙烯、聚丙烯或者无纺布中的一种或几种，所述基膜的厚度为6-25μm。
4.根据权利要求1所述的锂电池复合隔膜，其特征在于，所述网状陶瓷涂层为氧化铝、碳化硼、二氧化硅、氮化硅和氮化硼中的一种或几种，所述网状陶瓷涂层的厚度为0.5-4μm。
5.根据权利要求1所述的锂电池复合隔膜，其特征在于，所述涂胶层为PVDF涂层，所述PVDF层的厚度为0.5-2μm。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的锂电池复合隔膜的制备方法，其特征在于：方法步骤如下：
S1：在基膜两侧均匀涂覆一层陶瓷层，并通过控制涂覆点使其在基膜表面形成网状结构；
S2：将S1中涂覆后的基膜的陶瓷层的两端均匀涂覆涂胶层。
7.根据权利要求6所述的锂电池复合隔膜的制备方法，其特征在于，所述S1中的陶瓷层采用点涂涂覆方法，且涂覆点为0.1-2μm直径的圆点。
8.根据权利要求6所述的锂电池复合隔膜的制备方法，其特征在于，所述S2中的涂胶层采用喷涂涂覆方法。
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