CN114597588A - 一种锂离子电池隔膜及锂离子电池 - Google Patents

一种锂离子电池隔膜及锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种锂离子电池隔膜，包括隔膜基材、设置在隔膜基材上的耐高温聚合物层、无机纳米颗粒层和阻燃层，无机纳米颗粒层设置在隔膜基材表面并与隔膜基材直接接触，阻燃层位于锂离子电池隔膜最外层；阻燃层包括纤维状的阻燃材料，阻燃材料包括阻燃芯材和包覆在阻燃芯材外的粘结剂层；粘结剂层的熔点为140℃‑160℃。该锂离子电池隔膜具有良好的热稳定性和优异的阻燃性能，将其应用在锂离子电池中可有效提高电池的安全性，并且不会影响电池的循环性能和倍率性能，从而使电池具有优异的电化学性能。本申请还提供了一种锂离子电池。

Description

一种锂离子电池隔膜及锂离子电池
技术领域
本申请涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池隔膜及锂离子电池。
背景技术
锂离子电池作为一种高能量绿色二次电池，具有能量密度高、比功率大、循环性能好、无记忆效应、无污染等特点，已广泛应用于智能移动设备、混合动力汽车、电动车、太阳能发电系统等新能源领域。锂离子电池主要由正负极材料、电解液、隔膜和电池外壳四部分组成。其中，隔膜的作用是隔离正负极防止电极短路，为锂离子传输提供通道，因此隔膜的性能直接影响到锂离子电池的电化学性能和安全性能。
目前，新能源汽车自燃现象层出不穷，其原因部分是由于电池隔膜本身的结构强度差，当电池受到外力挤压或冲撞时隔膜破裂导致电池短路产生电火花，进而引燃电解液发生爆炸；还有部分原因是电池隔膜的耐热性差，当电池在滥用或过充时电池温度会升高，在高温下电池隔膜易发生热收缩甚至熔融，进而导致电池短路而发生着火、爆炸等安全事故。因此，开发一种可提升锂离子电池安全性能的耐高温电池隔膜刻不容缓。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种锂离子电池隔膜，该电池隔膜具有良好的热稳定性、优异的阻燃性能和结构强度，将其应用在锂离子电池中可有效提高电池的安全性，并且不会影响电池的循环性能和倍率性能，从而使电池具有优异的电化学性能。
本申请第一方面提供了一种锂离子电池隔膜，包括隔膜基材、设置在所述隔膜基材上的耐高温聚合物层、无机纳米颗粒层和阻燃层，所述无机纳米颗粒层设置在所述隔膜基材表面并与所述隔膜基材直接接触，所述阻燃层位于所述锂离子电池隔膜最外层；所述阻燃层包括纤维状的阻燃材料，所述阻燃材料包括阻燃芯材和包覆在所述阻燃芯材外的粘结剂层；所述粘结剂的熔点为140℃-160℃。
本申请的锂离子电池隔膜采用多层复合结构，通过设置无机纳米颗粒层和耐高温聚合物层大大提高了电池隔膜的热稳定性，改善了隔膜的热收缩现象，在热失控发生时，可有效持续隔绝电池正负极，避免造成大面积短路，给予电池足够的冷却时间，降低电池迅速起火爆炸的风险；阻燃层位于锂离子电池隔膜最外层，当电池温度升高时，阻燃材料的粘结剂层会熔化，一方面粘结剂层熔化过程可吸收热量降低电池温度，另一方面，粘结剂层熔化后阻燃材料中的阻燃芯材能够与电解液接触，从而抑制电解液燃烧，降低电池燃烧爆炸的风险，提高电池的安全性。
可选地，所述隔膜基材包括相对的第一表面和第二表面，所述耐高温聚合物层、所述无机纳米颗粒层、所述阻燃层设置在所述第一表面和/或所述第二表面。
可选地，所述耐高温聚合物层为一层或两层；所述无机纳米颗粒层为一层或两层；所述阻燃层为一层或两层。
可选地，所述锂离子电池隔膜包括一层所述耐高温聚合物层和一层所述无机纳米颗粒层；所述耐高温聚合物层和所述无机纳米颗粒层分别设置在所述隔膜基材的第一表面和第二表面。
可选地，所述阻燃芯材包括有机磷系阻燃剂、无机磷酸阻燃剂、硼系阻燃剂、含氮化合物阻燃剂、卤代碳酸酯类阻燃剂和硅系阻燃剂中的一种或多种。
可选的，所述有机磷系阻燃剂包括磷酸三苯酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、亚磷酸三甲基酯、三氟乙基磷酸酯、甲基磷酸二甲酯、4-异丙基苯基二苯基磷酸酯、六甲氧基磷腈、三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯、二-(2,2,2-三氟代乙基)-甲基磷酸酯、(2,2,2-三氟代乙基)二乙基磷酸酯、三-(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯、六甲基磷酰三胺和二乙基(氰基甲基)膦酸酯中的一种或多种。
可选的，所述无机磷酸阻燃剂包括磷酸铵、磷酸铵钠、硫酸铵和聚磷酸铵中的一种或多种。
可选的，所述硼系阻燃剂包括偏硼酸钡、偏硼酸钠、偏硼酸铵、五硼酸铵和硼酸锌中的一种或多种。
可选的，所述含氮化合物阻燃剂包括三聚氰胺尿酸盐、三甲基乙酰胺、三聚氰酸三烯丙酯、三烯丙基异氰酸酯和乙二腈中的一种或多种。
可选的，所述卤代碳酸酯类阻燃剂包括氟代碳酸酯、溴代碳酸酯、溴化环氧树脂和氯化石蜡中的一种或多种。
可选的，所述硅系阻燃剂包括聚硅氧烷、有机硅环氧树脂、乙烯基-3-(甲基乙基酮肟)硅烷和甲基苯基二甲基二乙氧基硅烷中的一种或多种。
可选地，所述粘结剂层包括聚偏氟乙烯类粘结剂和聚丙烯酸酯类粘结剂中的一种或多种。
可选地，所述聚偏氟乙烯类粘结剂包括聚偏氟乙烯和聚偏氟乙烯-六氟丙烯中的一种或多种。
可选地，所述聚丙烯酸酯类粘结剂包括聚甲基丙烯酸甲酯。
可选地，所述阻燃芯材的半径R1与所述粘结剂层厚度R2的比值为(1.5-4)∶1。进一步地，所述阻燃芯材的半径R1与所述粘结剂层厚度R2的比值为(2-3)∶1。
可选地，所述阻燃材料中阻燃芯材与粘结剂层的质量比为(1.5-5)∶1。进一步地，所述阻燃材料中阻燃芯材与粘结剂层的质量比为(2-4)∶1。
可选地，所述阻燃材料的管径为200nm-1.5μm。进一步地，所述阻燃材料的管径为500nm-1μm。
可选地，所述阻燃层的厚度为0.5μm-4μm。进一步地，所述阻燃层的厚度为1μm-3μm。
可选地，所述阻燃层由纤维状的阻燃材料交织而成，所述阻燃层具有三维多孔结构。
可选地，所述阻燃层多孔结构的孔径为200nm-2μm。进一步地，所述阻燃层多孔结构的孔径为500nm-1μm。
可选地，所述阻燃层的孔隙率为30％-80％。进一步地，所述阻燃层的孔隙率为50％-70％。
可选地，所述耐高温聚合物层包括芳纶、聚酰亚胺、酚醛树脂、聚芳醚、聚苯并唑、聚醚醚酮和环氧树脂中的一种或多种。
可选地，所述耐高温聚合物层的厚度为1μm-5μm。进一步地，所述耐高温聚合物层的厚度为1.5μm-3μm。
可选地，所述无机纳米颗粒层包括无机纳米颗粒；所述无机纳米颗粒的粒径为10nm-500nm。
可选地，所述无机纳米颗粒包括氧化铝、氢氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、氧化镁、氧化锌和氧化钡中的一种或多种。
可选地，所述无机纳米颗粒层的厚度为0.5μm-5μm。进一步地，所述无机纳米颗粒层的厚度为1μm-3μm。
可选地，所述隔膜基材包括聚烯烃隔膜基材。
可选地，所述聚烯烃隔膜基材包括聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、聚乙烯/聚丙烯微孔膜、聚丙烯/聚丙烯微孔膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合微孔膜中的任意一种。
可选地，所述聚烯烃隔膜基材的孔隙率为20％-80％。进一步地，所述聚烯烃隔膜基材的孔隙率为40％-60％。
可选地，所述聚烯烃隔膜基材的熔融指数为300g/10min-1500g/10min。进一步地，所述聚烯烃隔膜基材的熔融指数为500g/10min-1000g/10min。
可选地，所述聚烯烃隔膜基材的厚度为5μm-30μm。进一步地，所述聚烯烃隔膜基材的厚度为10μm-20μm。
可选地，所述锂离子电池隔膜的厚度为7μm-45μm。进一步地，所述锂离子电池隔膜的厚度为10μm-30μm。
可选地，所述锂离子电池隔膜的透气值为250s/100mL-600s/100mL。
可选地，所述锂离子电池隔膜的电解液吸收率为5％-30％。
可选地，所述锂离子电池隔膜的机械拉伸强度为120MPa-170MPa。
本申请第一方面提供的锂离子电池隔膜具有良好的热稳定性和阻燃性能，能够降低电解液燃烧、电池爆炸的风险，提高锂离子电池的安全性；并且该电池隔膜具有良好的透气性和电解液浸润性，对电池的循环性能和倍率性能没有影响，从而使电池具有优异的电化学性能。
第二方面，本申请提供了一种锂离子电池，包括正极、负极、以及位于所述正极与所述负极之间的隔膜。其中，所述隔膜包括本申请第一方面所述的锂离子电池隔膜。
附图说明
图1为本申请一实施例提供的锂离子电池隔膜的结构示意图；
图2为本申请另一实施例提供的锂离子电池隔膜的结构示意图；
图3为本申请另一实施例提供的锂离子电池隔膜的结构示意图；
图4为本申请另一实施例提供的锂离子电池隔膜的结构示意图；
图5为本申请另一实施例提供的锂离子电池隔膜的结构示意图；
图6为本申请另一实施例提供的锂离子电池隔膜的结构示意图；
图7为本申请一实施例提供的阻燃材料切面结构示意图；
图8为本申请一实施例提供的阻燃层静电纺丝过程示意图；
图9为本申请实施例1的耐高温聚合物层的扫描电镜图；
图10为本申请实施例1的阻燃层的扫描电镜图；
图11为本申请实施例1的锂离子电池隔膜的阻燃效果图；
图12为本申请对比例1的锂离子电池隔膜的阻燃效果图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1，为本申请一实施例提供的锂离子电池隔膜的结构示意图。锂离子电池隔膜包括隔膜基材101、耐高温聚合物层102、无机纳米颗粒层103和阻燃层104。其中，无机纳米颗粒层103设置在隔膜基材101表面并与隔膜基材101直接接触，阻燃层104位于锂离子电池隔膜最外层。
本申请实施方式中，隔膜基材101包括相对的第一表面和第二表面，耐高温聚合物层102、无机纳米颗粒层103、阻燃层104可以设置在第一表面或第二表面，也可以同时设置在第一表面和第二表面。需要注意的是，本申请中关于第一表面和第二表面的表述仅仅是为了说明电池隔膜各层之间的位置关系，并不特指隔膜在电池应用时与正负极的位置关系。
为便于表述，本申请将耐高温聚合物层102、无机纳米颗粒层103和阻燃层104统称为功能层，即功能层指的是耐高温聚合物层、无机纳米颗粒层或阻燃层中的任意一种或多种。同类功能层指的是相同的功能层，比如同为耐高温聚合物层或同为无机纳米颗粒层。
本申请实施方式中，耐高温聚合物层为一层或两层，无机纳米颗粒层为一层或两层；阻燃层为一层或两层。控制功能层的数量能够保证电池隔膜不仅具有良好的结构强度和耐热性，能够提高电池的安全性，还具有良好的结构稳定性和电化学性能。进一步地，当同类功能层为两层时，两层同类功能层分别设置在隔膜基材的第一表面和第二表面，即同类功能层不会同时设置在隔膜基材的同一表面。请参阅图2，图2为本申请一实施例提供的锂离子电池隔膜的结构示意图，其中，耐高温聚合物层102、无机纳米颗粒层103和阻燃层104均为两层，并且相同种类的两层功能层分别位于隔膜基材的第一表面和第二表面，除此之外，当隔膜基材的第一表面或第二表面上同时具有无机纳米颗粒层和耐高温聚合物层时，无机纳米颗粒层位于隔膜基材和耐高温聚合物层之间。当隔膜基材的第一表面或第二表面上同时具有无机纳米颗粒层和耐高温聚合物层时，将无机纳米颗粒层设置在与隔膜基材直接接触的位置有利于提高电解液中锂离子的透过率，若将耐高温聚合物层设置在与隔膜基材直接接触的位置会降低电池隔膜的离子导通性，增大电池阻抗，不利于改善电池的电化学性能。
本申请中，阻燃层设置在锂离子电池隔膜最外层，将阻燃层设置在电池隔膜最外层可使阻燃材料与电解液接触，在电池温度升高时，粘结剂层发生熔化，使阻燃芯材裸露在电解液中与电解液反应，从而降低电解液的可燃性，减小锂离子电池在高温时发生燃烧爆炸的风险，提高锂电池的热稳定性和安全性。
本申请实施方式中，当同类功能层均为一层时，锂离子电池隔膜的结构可以是如图3所示的结构排布，请参阅图3，耐高温聚合物层102位于隔膜基材101的第一表面，无机纳米颗粒层103和阻燃层104位于隔膜基材101的第二表面，并且无机纳米颗粒层103位于阻燃层104和隔膜基材101之间。锂离子电池隔膜的结构也可以是如图4所示的结构排布，请参阅图4，阻燃层104位于隔膜基材101的第一表面，无机纳米颗粒层103和耐高温聚合物层102位于隔膜基材101的第二表面，并且无机纳米颗粒层103位于耐高温聚合物层102和隔膜基材101之间。锂离子电池隔膜的结构也可以是如图5所示的结构排布，请参阅图5，耐高温聚合物层102和阻燃层104位于隔膜基材101的第一表面，并且耐高温聚合物层102位于阻燃层104和隔膜基材101之间，无机纳米颗粒层103位于隔膜基材101的第二表面。
本申请实施方式中，当耐高温聚合物层和无机纳米颗粒层均为一层时，电池隔膜能够同时具有良好的耐热性和电化学性能，并且当耐高温聚合物层和无机纳米颗粒层分别设置在隔膜基材的不同表面时，电池隔膜能够具有更好的耐热性能。进一步地，在上述结构的基础上阻燃层可以为一层或两层，当阻燃层为两层时，两层阻燃层分别设置在隔膜基材的第一表面和第二表面。请参阅图6，图6为本申请一实施例提供的锂离子电池隔膜的结构示意图。其中，耐高温聚合物层102和阻燃层104位于隔膜基材101的第一表面，耐高温聚合物层102位于隔膜基材101和阻燃层104之间，无机纳米颗粒层103和阻燃层104位于隔膜基材101的第二表面，无机纳米颗粒层103位于隔膜基材101和阻燃层104之间。在这样的结构设置下，电池隔膜在受热时两侧均可以释放出阻燃芯材，从而同时降低电池正极和负极电解液的可燃性，这样能够更好地减小电池燃烧爆炸的风险。
本申请实施方式中，隔膜基材包括聚烯烃隔膜基材。聚烯烃隔膜基材具有良好的力学性能，在电池隔膜中起到支撑骨架的作用。本申请一些实施方式中，聚烯烃隔膜基材包括聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、聚乙烯/聚丙烯微孔膜、聚丙烯/聚丙烯微孔膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合微孔膜中的任意一种。本申请实施方式中，聚烯烃隔膜基材的熔融指数为300g/10min-1500g/10min。聚烯烃隔膜基材的熔融指数具体可以但不限于为300g/10min、500g/10min、700g/10min、1000g/10min或1500g/10min。采用以上熔融指数的聚烯烃隔膜基材，可以保证隔膜基材能够在电池温度升高的过程中以较低的温度实现快速闭孔。
本申请实施方式中，聚烯烃隔膜基材的孔隙率为20％-80％。聚烯烃隔膜基材的孔隙率具体可以但不限于为20％、30％、40％、50％、60％、70％或80％。采用上述孔隙率的聚烯烃隔膜基材有利于锂离子的迁移。从而提高锂离子电池的电化学性能。
本申请实施方式中，聚烯烃隔膜基材的厚度为5μm-30μm。聚烯烃隔膜基材的厚度具体可以但不限于为5μm、10μm、15μm、20μm、25μm或30μm。控制聚烯烃隔膜基材的厚度能够保证隔膜具有足够的结构强度，在外界压力下不容易破裂从而提高锂离子电池的安全性，并且该厚度下能够保证锂离子电池具有较高的体积能量密度。
本申请中，由于聚烯烃隔膜基材的热稳定性较差，在温度较高时聚烯烃隔膜基材会产生热收缩现象，致使电池内部短路、正负极接触，引发电池起火爆炸。因此要提高锂离子电池的安全性首先要保证隔膜基材在高温下仍然能够阻隔正负极，即要提高电池的热稳定性和结构强度。本申请同时采用无机纳米颗粒层和耐高温聚合物层来提高隔膜基材的热稳定性和结构强度，其中耐高温聚合物层能够提高隔膜基材的热稳定性，抑制隔膜的热收缩，使隔膜在电池热失控发生时仍可有效隔绝正负极；无机纳米颗粒层具有优异的耐热性能并且具有一定的硬度能够提高电池隔膜的结构强度。
本申请实施方式中，耐高温聚合物层包括耐高温聚合物，进一步地，耐高温聚合物包括芳纶、聚酰亚胺、酚醛树脂、聚芳醚、聚苯并唑、聚醚醚酮和环氧树脂中的一种或多种。本申请一些实施方式中，耐高温聚合物层包括芳纶和聚酰亚胺中的一种或多种。以芳纶或聚酰亚胺制得的高温聚合物层能够具有良好的耐热性能和力学性能，将其设置在电池隔膜中可有效抑制隔膜的热收缩，提高隔膜的热稳定性。本申请实施方式中，耐高温聚合物的分子量为5000Da-320000Da。耐高温聚合物的分子量具体可以但不限于为5000Da、8000Da、10000Da、15000Da、20000Da、30000Da或320000Da。
本申请实施方式中，耐高温聚合物层的厚度为1μm-5μm。耐高温聚合物层的厚度具体可以但不限于为1μm、2μm、3μm、4μm或5μm。耐高温聚合物层的厚度会影响到隔膜的热稳定性和电池的电化学性能，控制耐高温聚合物层厚度在上述范围能够保证电池隔膜仍具有较高的孔隙率，有利于锂离子的迁移，并且耐高温聚合物层能够很好地抑制隔膜的热收缩，有效隔绝电池正负极。
本申请实施方式中，无机纳米颗粒层包括无机纳米颗粒，进一步地，无机纳米颗粒包括氧化铝、氢氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、氧化镁、氧化锌和氧化钡。本申请中，无机纳米颗粒层不仅能够耐高温，还具有较好的硬度，能够保护电池隔膜，避免电池使用过程产生的枝晶穿刺隔膜造成短路。除此之外，本申请采用的无机纳米颗粒对电解液有良好的浸润性，能够增强电池隔膜对电解液的吸收，从而改善电池的充放电性能。
本申请实施方式中，无机纳米颗粒的粒径为10nm-500nm。无机纳米颗粒的粒径具体可以但不限于为10nm、50nm、80nm、100nm、200nm、300nm、400nm或500nm。控制无机纳米颗粒的粒径可以使无机纳米颗粒层的结构排布紧密，使其不容易在隔膜基材上脱落；并且在10nm-500nm粒径范围内的无机纳米颗粒所形成的涂层具有良好的毛细作用，能够吸收更多的电解液并保存在隔膜中，有利于提高隔膜在高倍率充放电时的稳定性和电池的倍率性能。
本申请实施方式中，无机纳米颗粒层的厚度为0.5μm-5μm。无机纳米颗粒层的厚度具体可以但不限于为0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm或5μm。控制无机纳米颗粒层的厚度能保证电池隔膜具有良好的耐热性能并且不影响锂离子的导通性。
本申请中，阻燃层由纤维状的阻燃材料交织而成，采用纤维状的阻燃材料所形成的阻燃层具有相互连通的多孔结构，该结构的孔隙率高，能够吸收更多的电解液并提供丰富的离子传输通道，从而有利于提升锂离子电池的循环性能和倍率性能。
本申请实施方式中，阻燃层多孔结构的孔径为200nm-2μm。阻燃层多孔结构的孔径具体可以但不限于为200nm、400nm、600nm、800nm、1μm、1.5μm或2μm。本申请实施方式中，阻燃层的孔隙率为30％-80％。阻燃层的孔隙率具体可以但不限于为30％、40％、50％、60％、70％或80％。将阻燃层的孔径和孔隙率控制在以上范围能够保证锂离子在电池隔膜中的传输，并且阻燃层能具有一定的结构强度，不易从电池隔膜表面脱落。
本申请中，阻燃材料包括阻燃芯材和包覆在阻燃芯材外的粘结剂层。采用粘结剂层包覆阻燃芯材一方面可以将阻燃芯材固定在电池隔膜表面，防止阻燃芯材堵塞电池隔膜的孔隙，影响电池的电化学性能；另一方面该包覆结构可以避免阻燃芯材与电池的电解液直接接触，在电池正常运作的过程中，阻燃芯材不会与电解液发生反应，从而保证电池的循环性和稳定性。当电池温度升高时，阻燃材料中的粘结剂层会发生熔化，从而使内部的阻燃芯材裸露在电解液中，阻燃芯材与电解液接触即可发挥阻燃作用，降低电解液的可燃性，使电解液难燃甚至不燃，进而有效降低锂离子电池在高温时发生燃烧爆炸的风险，提高锂电池的热稳定性和安全性。
请参阅图7，图7为本申请一实施例提供的阻燃材料切面结构示意图，其中阻燃芯材201被粘结剂层202包裹在阻燃材料内部，图7中的R1表示阻燃芯材的半径，R2表示粘结剂层的厚度。本申请实施方式中，阻燃芯材的半径R1与粘结剂层厚度R2的比值为(1.5-4)∶1。阻燃芯材的半径R1与粘结剂层厚度R2的比值具体可以但不限于为1.5∶1、2∶1、2.5∶1、3∶1或4∶1。控制阻燃芯材半径R1与粘结剂层厚度R2的比值可以保证在电池温度升高时，粘结剂层能迅速熔化使阻燃芯材裸露与电解液接触，从而将低电解液的可燃性。
本申请实施方式中，阻燃芯材包括有机磷系阻燃剂、无机磷酸阻燃剂、硼系阻燃剂、含氮化合物阻燃剂、卤代碳酸酯类阻燃剂和硅系阻燃剂中的一种或多种。其中，有机磷系阻燃剂包括磷酸三苯酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、亚磷酸三甲基酯、三氟乙基磷酸酯、甲基磷酸二甲酯、4-异丙基苯基二苯基磷酸酯、六甲氧基磷腈、三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯、二-(2,2,2-三氟代乙基)-甲基磷酸酯、(2,2,2-三氟代乙基)二乙基磷酸酯、三-(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯、六甲基磷酰三胺、二乙基(氰基甲基)膦酸酯和多聚磷酸铵及其衍生物中的一种或多种。无机磷酸阻燃剂包括磷酸铵、磷酸铵钠、硫酸铵和聚磷酸铵中的一种或多种。硼系阻燃剂包括偏硼酸钡、偏硼酸钠、偏硼酸铵、五硼酸铵和硼酸锌中的一种或多种。含氮化合物阻燃剂包括三聚氰胺尿酸盐、三甲基乙酰胺、三聚氰酸三烯丙酯、三烯丙基异氰酸酯和乙二腈中的一种或多种。卤代碳酸酯类阻燃剂包括氟代碳酸酯、溴代碳酸酯、溴化环氧树脂和氯化石蜡中的一种或多种。硅系阻燃剂包括聚硅氧烷、有机硅环氧树脂、乙烯基-3-(甲基乙基酮肟)硅烷和甲基苯基二甲基二乙氧基硅烷中的一种或多种。
本申请一些实施方式中，阻燃芯材包括三聚氰胺尿酸盐、硼酸锌、多聚磷酸铵及其衍生物、磷酸三苯酯中的一种或多种。上述物质对锂离子电解液具有良好的阻燃效果，能够很好地抑制电解液燃烧。
本申请中，粘结剂层在电池正常运作时起到包裹和固定阻燃芯材的作用、能够防止阻燃芯材与电解液反应，并避免阻燃芯材堵塞电池隔膜的孔隙；在电池温度升高具有一定燃烧风险时，粘结剂层能够熔化释放出阻燃芯材，从而有效抑制电解液的着火和燃烧。因此粘结剂层的熔点对电池隔膜的性能起重要作用。本申请实施方式中，粘结剂层的熔点为140℃-160℃。粘结剂层的熔点具体可以但不限于为140℃、145℃、150℃、155℃或160℃。在上述熔点范围内，粘结剂层在电池正常运作时具有良好稳定性，在电池温度具有燃烧风险时则能够熔化从而及时地释放出阻燃芯材。
本申请实施方式中，粘结剂层包括聚偏氟乙烯类粘结剂和聚丙烯酸酯类粘结剂中的一种或多种。其中，聚偏氟乙烯类粘结剂包括聚偏氟乙烯和聚偏氟乙烯-六氟丙烯中的一种或多种，聚丙烯酸酯类粘结剂包括聚甲基丙烯酸甲酯。上述粘结剂能使阻燃层与电池隔膜的其他层牢固粘结，使阻燃层不易脱落，能够增强电池隔膜的结构稳定性。本申请一些实施方式中，粘结剂层为聚偏氟乙烯-六氟丙烯，聚偏氟乙烯-六氟丙烯对电解液具有良好的浸润性，有利于提高隔膜在高倍率充放电时的稳定性和电池的倍率性能。本申请实施方式中，粘结剂的分子量为50w-150w。粘结剂的分子量具体可以但不限于为50w、70w、90w、100w、120w、130w或150w。
本申请实施方式中，阻燃材料中的阻燃芯材与粘结剂层的质量比为(1.5-5)∶1。阻燃芯材与粘结剂层的质量比具体可以但不限于为1.5∶1、2∶1、2.5∶1、3∶1、4∶1或5∶1。控制阻燃芯材与粘结剂层的质量比能够保证粘结剂层充分包裹阻燃芯材并且阻燃芯材在阻燃材料中具有较高的含量，使阻燃材料能够有效降低电解液的可燃性。
本申请实施方式中，阻燃芯材与电池隔膜的质量比为2％-10％。阻燃芯材与电池隔膜的质量比具体可以但不限于为2％、4％、6％、8％或10％。控制阻燃芯材与电池隔膜的质量比可以保证阻燃芯材的含量能有效抑制电解液燃烧，并且不影响电池隔膜的离子导通性。
本申请实施方式中，阻燃材料是采用静电纺丝法制得。采用静电纺丝法能够准确控制阻燃材料中阻燃芯层和粘结剂层的比例，使阻燃材料的尺寸均匀，进而保证所形成的阻燃层孔隙分布均匀、具有较高的孔隙率。本申请实施方式中，阻燃材料的管径为200nm-1.5μm。阻燃材料的管径具体可以但不限于为200nm、300nm、500nm、700nm、900nm、1μm、1.2μm或1.5μm。
本申请实施方式中，阻燃层的厚度为0.5μm-4μm。阻燃层的厚度具体可以但不限于为0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm或4μm。在以上厚度范围内，粘结剂层能够牢固地粘结在电池隔膜表面，并且不影响锂离子的迁移，保证电池具有良好的电化学性能。
本申请实施方式中，锂离子电池隔膜的厚度为7μm-45μm。离子电池隔膜的厚度具体可以但不限于为7μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm或45μm。以上厚度范围的锂离子电池隔膜能够保证锂离子电池不仅具有良好的安全性并具有较高的体积能量密度。
本申请实施方式中，锂离子电池隔膜的透气值为250s/100mL-600s/100mL。锂离子电池隔膜的透气值具体可以但不限于为250s/100mL、300s/100mL、350s/100mL、400s/100m、450s/100mL或500s/100mL。本申请的锂离子电池隔膜具有良好的透气性，能够改善锂离子电池的倍率性能和循环性能。
本申请实施方式中，锂离子电池隔膜的电解液吸收率为5％-30％。锂离子电池隔膜的电解液吸收率具体可以但不限于为5％、7％、10％、15％、20％、25％或30％。本申请的锂离子电池隔膜对电解液具有良好的浸润性，能够增强电池隔膜对电解液的吸收，从而改善电池的充放电性能。
本申请实施方式中，锂离子电池隔膜的机械拉伸强度为120MPa-170MPa。锂离子电池隔膜的机械拉伸强度具体可以但不限于为120Mpa、130Mpa、140Mpa、150Mpa、160Mpa或170Mpa。本申请的锂离子电池隔膜具有良好的机械拉伸强度，可以有效地隔绝电池的正负极，降低电池短路的风险。
本申请中的锂离子电池隔膜具有良好的力学强度和热稳定性，在电池故障发热时，电池隔膜仍然能有效阻隔正负极，阻燃层能够释放阻燃芯材抑制电解液燃烧，阻止电池热失控；在正常使用状态下，阻燃芯材被粘结剂包裹，不会影响电池的循环性能和倍率性能，从而具有优异的电化学性能。并且该电池隔膜具有良好的透气性和较高的吸液率，能够吸收更多的电解液和提供快速的离子传输通道，有利于提升锂电池的循环性能和倍率性能。将其应用在锂离子电池中有助于提高锂离子电池的安全性和电化学性能。
本申请还提供了一种上述锂离子电池隔膜的制备方法，包括如下步骤∶
步骤100∶在隔膜基材表面涂覆无机纳米浆料，烘干后得到具有无机纳米颗粒层的隔膜；
步骤200∶在具有无机纳米颗粒层的隔膜表面涂覆耐高温聚合物浆料，烘干后得到具有无机纳米颗粒层和耐高温聚合物层的隔膜；
步骤300∶制备阻燃芯材和粘结剂层的静电纺丝液，采用静电纺丝法制备得到阻燃材料，将阻燃材料通过热压法粘结在具有无机纳米颗粒层和耐高温聚合物层的隔膜表面，得到锂离子电池隔膜。
本申请实施方式中，步骤100中，无机纳米浆料是由以下质量百分含量的原料组成∶无机纳米颗粒∶10％-50％；分散剂∶0.5％-15％；粘结剂∶0.5％-15％；水20％-60％。其中，无机纳米颗粒包括氧化铝、氢氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、氧化镁、氧化锌和氧化钡中的一种或多种。分散剂包括聚乙烯醇、聚丙烯酸及钠盐和羧甲基纤维素中的一种或多种。粘结剂包括聚丙烯酸酯，进一步地，粘结剂包括聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯和α-氰代丙烯酸酯中的一种或多种。
本申请实施方式中，无机纳米浆料的配制方法为∶将无机纳米颗粒、分散剂和粘结剂加入水中并混合均匀，得到无机纳米浆料。进一步地，混合过程是先将无机纳米颗粒和分散剂加入水中进行混合，采用强力搅拌机混匀后，再加入粘结剂搅拌，最后经脱泡处理后得到无机纳米浆料。本申请实施方式中，混合的时间为1h-3h。
本申请实施方式中，将无机纳米浆料涂覆在隔膜基材表面，其中隔膜基材表面可以是隔膜基材的第一表面或第二表面，也可以是隔膜基材的第一表面和第二表面。本申请实施方式中，无机纳米颗粒层是采用传统水系涂覆法，将浆料涂于隔膜基材表面后直接烘干处理。本申请实施方式中，涂覆无机纳米浆料的方式具体为∶采用刮刀将无机纳米浆料刮涂于隔膜基材表面，然后置于一定温度的烘箱中干燥，干燥后得到具有无机纳米颗粒层的隔膜。本申请实施方式中，干燥的温度为30℃-70℃，干燥时间为1h-3h。本申请一些实施方式中，干燥的温度为45℃-60℃，干燥时间为1.5h-2h。
本申请实施方式中，步骤200中，耐高温聚合物浆料是由以下质量百分含量的原料组成∶耐高温聚合物1％-10％；助溶剂1％-10％；有机溶剂80％-98％。其中，耐高温聚合物包括芳纶、聚酰亚胺、酚醛树脂、聚芳醚、聚苯并唑、聚醚醚酮和环氧树脂中的一种或多种。助溶剂包括氯化钠、苯甲酸钠、氯化钙和氯化锂中的一种或多种。有机溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、邻苯二甲酸二甲酯和丙酮中的一种或多种。
本申请实施方式中，耐高温聚合物浆料的配制方法为∶将耐高温聚合物、助溶剂和有机溶剂混合均匀得到耐高温聚合物浆料。本申请实施方式中，混合的温度为40℃-90℃，混合时间为2h-4h。本申请一些实施方式中，混合的温度为50℃-70℃，混合时间为2.5h-3.5h。
本申请实施方式中，将高温聚合物浆料涂覆在具有无机纳米颗粒层的隔膜表面，其中，具有无机纳米颗粒层的隔膜表面可以是隔膜基材的表面(未涂覆无机纳米颗粒层的表面)，也可以是无机纳米颗粒层的表面，也可以是隔膜基材的表面和无机纳米颗粒层的表面。本申请实施方式中，耐高温聚合物层采用浸没式相分离法制备，经涂布、浸水、烘干步骤得到。本申请实施方式中，涂覆高温聚合物浆料的方式具体为∶用刮刀将高温聚合物浆料涂覆在具有无机纳米颗粒层的隔膜表面，然后将其进行浸水处理，浸水处理后置于一定温度的烘箱中干燥，干燥后得到具有无机纳米颗粒层和耐高温聚合物层的隔膜。
本申请实施方式中，浸水处理的温度为15℃-30℃，浸水时间为2min-10min。本申请一些实施方式中，浸水处理的温度为20℃-25℃，浸水时间为3min-5min。在涂覆过程中采用浸水处理可以调节耐高温聚合物层的孔径大小和孔隙率。本申请实施方式中，高温聚合物层干燥的温度为30℃-70℃，干燥时间为1h-3h。本申请一些实施方式中，干燥的温度为45℃-60℃，干燥时间为1.5h-2h。
本申请实施方式中，步骤300中，阻燃芯材的静电纺丝液为质量分数为5％-50％的阻燃剂溶液，其中，阻燃剂包括有机磷系阻燃剂、无机磷酸阻燃剂、硼系阻燃剂、含氮化合物阻燃剂、卤代碳酸酯类阻燃剂和硅系阻燃剂中的一种或多种，阻燃芯材静电纺丝液的溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、N,N二甲基乙酰胺和N甲基吡咯烷酮中的一种或多种。本申请实施方式中，阻燃剂在阻燃剂溶液中的质量分数具体可以但不限于为5％、10％、15％、20％、30％、40％或50％。当阻燃剂的浓度在上述范围时，能够制备出尺寸均匀的阻燃材料。
本申请实施方式中，粘结剂层静电纺丝液为质量分数为3％-10％的粘结剂溶液，其中，粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种，粘结剂层静电纺丝液的溶剂包括二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、N,N二甲基乙酰胺和N甲基吡咯烷酮中的一种或多种。本申请实施方式中，粘结剂在粘结剂溶液中的质量分数具体可以但不限于为3％、5％、7％或10％。
本申请实施方式中，静电纺丝法是采用同轴纺丝法，请参阅图8，图8为本申请一实施例提供的阻燃层静电纺丝过程示意图，将阻燃芯材的静电纺丝液注入注射器1，将粘结剂层静电纺丝液注入注射器2，调节阻燃芯材和粘结剂层纺丝溶液的推进速率，将两种纺丝溶液挤出到同轴喷丝头进行静电纺丝，在高压电源形成的静电场作用下，纺丝溶液克服表面张力形成射流，得到具有阻燃芯材和粘结剂层的阻燃材料。
本申请实施方式中，静电纺丝的纺丝针头内径为0.3mm-5.0mm，纺丝针头与接收装置的距离为3cm-45cm。纺丝针头内径具体可以但不限于为0.3mm、0.5mm、0.7mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm。纺丝针头与接收装置的距离具体可以但不限于为3cm、5cm、10cm、15cm、20cm、25cm、30cm、35cm或40cm。本申请实施方式中，静电纺丝的电压为0.5kV-40kV，静电纺丝的电压具体可以但不限于为0.5kV、1kV、4kV、7kV、10kV、15kV、20kV、30kV、35kV或40kV。本申请实施方式中，静电纺丝的温度为20℃-80℃，静电纺丝的温度具体可以但不限于为20℃、30℃、40℃、50℃、70℃或80℃。
本申请中，通过调节阻燃芯材和粘结剂层的静电纺丝液的流量可以控制阻燃材料中阻燃芯材和粘结剂层的厚度比例。本申请实施方式中，阻燃芯材静电纺丝液的流量为0.1mL/h-15mL/h，粘结剂层静电纺丝液的流量为0.1mL/h-15mL/h。本申请一些实施方式中，阻燃芯材静电纺丝液的流量为3mL/h-10mL/h，粘结剂层静电纺丝液的流量为2mL/h-13mL/h。
本申请实施方式中，将阻燃材料通过热压法粘结在具有无机纳米颗粒层和耐高温聚合物层的隔膜表面即可得到锂离子电池隔膜，其中具有无机纳米颗粒层和耐高温聚合物层的隔膜表面可以是隔膜基材的表面，也可以是无机纳米颗粒层的表面，也可以是耐高温聚合物层的表面。
本申请实施方式中，热压法的辊压强度为1MPa-30Mpa。热压法的辊压强度具体可以但不限于为1Mpa、5Mpa、10Mpa、15Mpa、20Mpa或30Mpa。本申请实施方式中，热压法的停留时间1min-10min，热压法的停留时间具体可以但不限于为1min、3min、5min、7min或10min。本申请实施方式中，热压法的温度为20℃-80℃。热压法的温度具体可以但不限于为20℃、30℃、40℃、50℃、70℃或80℃。在上述温度和压力范围下粘结剂层能够与电池隔膜紧密粘接，从而有效提高电池隔膜的结构稳定性。
本申请提供的锂离子电池隔膜的制备方法操作简单，电池隔膜各层之间的粘结效果好，制备出的电池隔膜具有良好的热稳定性和结构稳定性，应用在锂离子电池中可有效增强电池的安全性能。
本申请还提供了一种锂离子电池，包括正极、负极、以及位于正极与负极之间的隔膜，其中，隔膜包括上述锂离子电池隔膜。含有上述电池隔膜的电池不仅具有良好的安全性，并且具有优异的电化学性能。
具体地，该锂离子电池包括电池壳体和容纳于电池壳体内的电芯、电解液，其中，电芯包括正极片、负极片和位于正极片与负极片之间的隔膜，隔膜为本申请的锂离子电池隔膜。
该锂离子电池的制备方法包括：将正极片、隔膜和负极片依次层叠设置，构成电芯，将该电芯容纳在电池壳体中，并注入电解液，然后将电池壳体密封即可制得锂离子电池。
其中，负极片、正极片和电解液均为电池领域的常规选择。例如，正极片包括集流体和设置在集流体上的正极材料层，其中，正极材料层包括正极活性物质、正极粘结剂及可选的导电剂。负极片包括集流体和设置在集流体上的负极材料层，其中，负极材料层可以包括负极活性物质、负极粘结剂及可选的导电剂。
本申请还提供了一种动力车辆，该动力车辆含有上述锂离子电池。
下面分多个实施例对本申请技术方案进行进一步的说明。
实施例1
一种锂离子电池隔膜及其制备方法，该锂离子电池隔膜包括一层隔膜基材、一层无机纳米颗粒层、一层耐高温聚合物层和两层阻燃层，该电池隔膜的结构可参阅图6。
采用厚度为9μm的聚乙烯隔膜作为隔膜基材。
无机纳米颗粒层是采用以下质量百分含量的原料制得∶氧化铝30％、聚乙烯醇4％、聚丙烯酸乙酯1.3％、水64.7％。称取各原料后，先将氧化铝和聚乙烯醇加入水中，通过强磁力搅拌机搅拌30分钟后，再加入聚丙烯酸乙酯，继续搅拌30分钟后得到无机纳米颗粒浆料。将无机纳米颗粒浆料用30μm刮刀刮涂于厚度为9μm的聚乙烯隔膜一侧表面，在50℃烘箱烘烤2小时后取出，其中，无机纳米颗粒层的厚度为2μm。
耐高温聚合物层是采用以下质量百分含量的原料制得∶分子量为100000Da的芳纶5％、无水苯甲酸钠4％、N-甲基吡咯烷酮91％。称取各原料后，先将芳纶和无水苯甲酸钠溶于N-甲基吡咯烷酮中，20℃搅拌2小时，再升温至80℃搅拌1小时，完全溶解后冷却到常温，得到耐高温聚合物浆料。将耐高温聚合物浆料用30μm刮刀涂覆在聚乙烯隔膜未涂覆功能层的表面，在20℃下浸水3分钟，然后置于50℃烘箱烘烤2小时后取出得到一面涂覆有耐高温聚合物层另一面涂覆有无机纳米颗粒层的锂离子电池隔膜，其中，耐高温聚合物层的厚度为3μm。
阻燃层的制备工艺如下∶先配制阻燃芯材和粘结剂层的静电纺丝液，阻燃芯材的静电纺丝液是质量百分比为30％的磷酸三苯酯的N-甲基吡咯烷酮溶液。粘结剂层的静电纺丝液是质量百分比为10％的聚偏氟乙烯-六氟丙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液，其中聚偏氟乙烯-六氟丙烯的分子量为50w。制得静电纺丝液后，分别取20mL阻燃芯材和粘结剂层的静电纺丝液置于两个注射器中，装有阻燃芯材静电纺丝液的针头内径为0.5mm，装有粘结剂层静电纺丝液的针头内径为0.8mm，以铝箔纸作为接收装置，纺丝条件为∶固定电压15V，固定间距10cm，阻燃芯材静电纺丝液的流量为4mL/h，粘结剂层静电纺丝液的流量为3mL/h，所得阻燃材料中，阻燃芯材与粘结剂层的质量比为4∶1，纺丝结束后将阻燃材料置于电池隔膜表面，在50℃下以10MPa的压力压实5min得到具有阻燃层的锂离子电池隔膜，其中，阻燃层的厚度为3μm。
实施例2
实施例2与实施例1的锂离子电池隔膜结构相同，区别在于阻燃芯材与粘结剂层的质量比不同，其余均相同。具体工艺区别如下∶
静电纺丝的条件为∶固定电压15V，固定间距10cm，阻燃芯材静电纺丝液的流量为2mL/h，粘结剂层静电纺丝液的流量为5mL/h，所得阻燃材料中，阻燃芯材与粘结剂层的质量比为1.6∶1，纺丝结束后将阻燃材料置于电池隔膜表面，在50℃下以10MPa的压力压实5min得到具有阻燃层的锂离子电池隔膜，其中，阻燃层的厚度为4μm。
实施例3
实施例3与实施例1的锂离子电池隔膜结构相同，区别在于纺丝结束后热压法的压力不同，实施例3中热压的压力为20MPa其余均相同。最终得到阻燃层的厚度为2μm。
实施例4
实施例4的锂离子电池隔膜包括隔膜基材、两层无机纳米颗粒层、两层耐高温聚合物层和两层阻燃层，该电池隔膜的结构可参阅图2。其中，无机纳米颗粒层、耐高温聚合物层和阻燃层的原料组成含量和制备方法均相同。
对比例1
对比例1为商品化的锂离子电池隔膜，具体结构是聚乙烯隔膜一侧表面涂覆有无机纳米颗粒层，其中聚乙烯隔膜厚度为9μm，无机纳米颗粒层的厚度为2μm。
对比例2
对比例2为商品化的锂离子电池隔膜，具体结构是聚乙烯隔膜两侧表面均涂覆有无机纳米颗粒层，其中聚乙烯隔膜厚度为9μm，无机纳米颗粒层的厚度为2μm。
对比例3
对比例3为商品化的锂离子电池隔膜，具体结构是聚乙烯隔膜一侧表面涂覆无机纳米颗粒层，另一侧表面涂覆耐高温聚合物层(芳纶层)，其中聚乙烯隔膜厚度为9μm，无机纳米颗粒层的厚度为2μm，耐高温聚合物层厚度为3μm。
效果实施例
为验证本申请制得的锂离子电池隔膜的形貌和性能，本申请还提供了效果实施例。
1)将实施例1制备得到的耐高温聚合物层和阻燃层采用扫描电镜进行形貌表征，请参阅图9和图10，其中，图9为本申请实施例1的耐高温聚合物层的扫描电镜图，图10为本申请实施例1的阻燃层的扫描电镜图，由图9可以看出耐高温聚合物层为树枝状形貌，具有大量的孔隙。由图10可以看出阻燃层为纤维状结构，并且阻燃层的孔隙较大。
2)对实施例1-4和对比例1-3的锂离子电池隔膜进行透气性测试，测试条件具体为∶采用Gurley 4110N透气仪(USA)将100mL空气在一定压力下通过面积为1.0平方英寸膜，记录空气通过电池隔膜所需的时间，结果请参阅表1。
3)对实施例1-4和对比例1-3的锂离子电池隔膜进行抗热收缩测试，测试条件具体为∶利用恒温烘箱在150℃与180℃温度下对聚合物隔膜(面积为5×5cm)进行等温热处理，热处理时间分别为2h与1h，计算电池隔膜横向(TD)和纵向(MD)的热收缩情况，计算热收缩的公式为∶单边热收缩率＝(单边原长度-热处理后的长度)/单边原长度*100％，结果请参阅表1。
4)对实施例1-4和对比例1-3的锂离子电池隔膜进行阻抗测试，测试条件具体为∶将实施例1-4和对比例1-3的锂离子电池隔膜应用到扣式电池中，其中扣式电池是以不锈钢片为正负极，采用交流阻抗测试仪分别在30℃和150℃进行电池阻抗的测定。通过阻抗测试检测电池隔膜在温度达到150℃时是否还能阻隔正负极，不会使电池发生短路，实验结果请参阅表1。
5)对实施例1-4和对比例1-3的锂离子电池隔膜进行阻燃性测试，测试条件具体为∶将隔膜浸没于电解液中，用明火点燃，记录燃烧情况和火焰熄灭时间。请参阅图11和图12，图11为本申请实施例1的锂离子电池隔膜的阻燃效果图，由图11可以看出实施例1的电池隔膜并未被点燃，图12为本申请对比例1的锂离子电池隔膜的阻燃效果图，由图12可以看出对比例1的电池隔膜在点火后便开始燃烧，具有明显的明火。各实施例和对比例的燃烧情况和火焰熄灭时间请参阅表1。
表1实施例1-4和对比例1-3的锂离子电池隔膜性能参数和电池参数
Figure BDA0002820641780000211
从表1的结果可以看出，本申请提供的锂离子电池隔膜具有良好的和热稳定性和阻燃性能，并且该电池隔膜的透气性较好，将该电池隔膜应用到电池中时可提高电池的安全性能并改善电池的电化学性能。
以上所述是本申请的优选实施方式，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

Claims (13)

1.一种锂离子电池隔膜，其特征在于，包括隔膜基材、设置在所述隔膜基材上的耐高温聚合物层、无机纳米颗粒层和阻燃层，所述无机纳米颗粒层设置在所述隔膜基材表面并与所述隔膜基材直接接触，所述阻燃层位于所述锂离子电池隔膜最外层；所述阻燃层包括纤维状的阻燃材料，所述阻燃材料包括阻燃芯材和包覆在所述阻燃芯材外的粘结剂层；所述粘结剂层的熔点为140℃-160℃。
2.如权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述隔膜基材包括相对的第一表面和第二表面，所述耐高温聚合物层、所述无机纳米颗粒层、所述阻燃层设置在所述第一表面和/或所述第二表面。
3.如权利要求2所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述锂离子电池隔膜包括一层所述耐高温聚合物层和一层所述无机纳米颗粒层；所述耐高温聚合物层和所述无机纳米颗粒层分别设置在所述隔膜基材的第一表面和第二表面。
4.如权利要求1-3任一项所述的锂离子电池隔膜，所述阻燃芯材包括有机磷系阻燃剂、无机磷酸阻燃剂、硼系阻燃剂、含氮化合物阻燃剂、卤代碳酸酯类阻燃剂和硅系阻燃剂中的一种或多种；所述粘结剂层包括聚偏氟乙烯类粘结剂和聚丙烯酸酯类粘结剂中的一种或多种。
5.如权利要求1-4任一项所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述阻燃芯材的半径R1与所述粘结剂层厚度R2的比值为(1.5-4)∶1。
6.如权利要求1-5任一项所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述阻燃材料中阻燃芯材与粘结剂层的质量比为(1.5-5)∶1。
7.如权利要求1-6任一项所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述阻燃层的厚度为0.5μm-4μm。
8.如权利要求1-7任一项所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述耐高温聚合物层包括芳纶、聚酰亚胺、酚醛树脂、聚芳醚、聚苯并唑、聚醚醚酮和环氧树脂中的一种或多种；所述耐高温聚合物层的厚度为1μm-5μm。
9.如权利要求1-8任一项所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述无机纳米颗粒层包括无机纳米颗粒；所述无机纳米颗粒包括氧化铝、氢氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、氧化镁、氧化锌和氧化钡中的一种或多种；所述无机纳米颗粒层的厚度为0.5μm-5μm。
10.如权利要求1-9任一项所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述隔膜基材包括聚烯烃隔膜基材。
11.如权利要求1-10任一项所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述锂离子电池隔膜的厚度为7μm-45μm。
12.如权利要求1-11任一项所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述锂离子电池隔膜的透气值为250s/100mL-600s/100mL。
13.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极、负极、以及位于所述正极与所述负极之间的隔膜，其中，所述隔膜包括权利要求1-12任一项所述的锂离子电池隔膜。
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