锂离子二次电池及其隔离膜及制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种锂离子二次电池及其隔离膜及制备方法。所述锂离子二次电池的隔离膜包括多孔基材。所述多孔基材的至少一个表面上涂覆有纤维层；所述纤维层包含可传导锂离子的有机纤维以及将所述有机纤维连接的表面含羟基的无机物。所述锂离子二次电池包括：正极片；负极片；隔离膜，间隔于正极片和负极片之间；以及电解液，其中，所述隔离膜为前述的锂离子二次电池的隔离膜。本发明的隔离膜具有较高的电化学稳定性和离子电导率，本发明的锂离子二次电池具有较高的首次库伦效率以及较好的循环性能和倍率性能，且锂离子二次电池的自放电较小。
【专利说明】锂离子二次电池及其隔离膜及制备方法【技术领域】
[0001]本发明涉及电池【技术领域】，尤其涉及一种锂离子二次电池及其隔离膜及制备方法。
【背景技术】
[0002]锂离子二次电池的安全性能一直备受关注，为了提高锂离子二次电池的安全性能，防止发生起火或爆炸等，人们在锂离子二次电池的隔离膜上涂覆一层陶瓷层。该陶瓷层一方面能隔离正极材料与隔离膜，防止隔离膜被正极氧化，另一方面可在发生隔离膜刺穿、短路时能起到支撑隔离膜的作用，防止隔离膜收缩、塌陷，以免造成更严重的情况。但隔离膜表面的陶瓷层也存在如下问题:1.陶瓷自身不能传导锂离子，如果陶瓷层过厚或者过密，会导致隔离膜的锂离子通过率大大降低，进而使得隔离膜的离子电导率降低；2.隔离膜的陶瓷层容易脱落，从而失去作用；3.隔离膜的陶瓷层对正极片和负极片没有粘结性，导致隔离膜与正极片和负极片之间的界面很容易受到破坏。
【发明内容】
[0003]鉴于【背景技术】中存在的问题，本发明的目的在于提供一种锂离子二次电池及其隔离膜及制备方法，所述隔离膜具有较高的电化学稳定性和离子电导率，所述锂离子二次电池具有较高的首次库伦效率以及较好的循环性能和倍率性能，且锂离子二次电池的自放电较小。
[0004]为了实现上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种锂离子二次电池的隔离膜，其包括多孔基材。所述多孔基材的至少一个表面上涂覆有纤维层；所述纤维层包含可传导锂离子的有机纤维以及将所述有机纤维连接的表面含羟基的无机物。
[0005]在本发明的第二方面，本发明提供了一种锂离子二次电池的隔离膜的制备方法，用于制备本发明第一方面的锂离子二次电池的隔离膜，其包括步骤:(I)将粘结剂溶解在溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，升温并搅拌，得到粘结剂溶液；(2)向所得的粘结剂溶液中加入有机纤维，升温并搅拌，之后进行超声分散，得到有机纤维溶液；(3)向所得的有机纤维溶液中加入表面含羟基的无机物，充分搅拌使其分散均匀，之后进行超声分散，形成有机纤维浆料；(4)将所得的有机纤维浆料均匀地涂覆在多孔基材的至少一个表面上，之后用烘箱烘烤干燥除去溶剂，得到锂离子二次电池的隔离膜，其中，所述有机纤维浆料在烘烤干燥后形成纤维层。
[0006]在本发明的第三方面，本发明提供了一种锂离子二次电池，其包括:正极片；负极片；隔离膜，间隔于正极片和负极片之间；以及电解液。所述隔离膜为本发明第一方面的锂离子二次电池的隔离膜。
[0007]本发明的有益效果如下:
[0008]1.所述纤维层中的有机纤维可以传导锂离子，使得锂离子的通过率较高，进而隔离膜的离子电导率较高。[0009]2.所述有机纤维经表面含羟基的无机物连接增强之后，其导锂离子的性能大幅度提升，并且所述有机纤维可在隔离膜的表面起到阻隔和支撑的作用，进而保证了锂离子二次电池的安全性能，同时不会降低隔离膜的离子电导率。
【具体实施方式】
[0010]下面详细说明根据本发明的锂离子二次电池及其隔离膜及制备方法以及实施例、对比例及测试结果。
[0011]首先说明根据本发明第一方面的锂离子二次电池的隔离膜。
[0012]根据本发明第一方面的锂离子二次电池的隔离膜包括多孔基材。所述多孔基材的至少一个表面上涂覆有纤维层；所述纤维层包含可传导锂离子的有机纤维以及将所述有机纤维连接的表面含羟基的无机物。
[0013]在根据本发明第一方面所述的锂离子二次电池的隔离膜中，所述多孔基材可选自PE膜、PP膜以及PE/PP复合膜中的一种。
[0014]在根据本发明第一方面所述的锂离子二次电池的隔离膜中，所述纤维层的厚度可为 Iym ~5ym0
[0015]在根据本发明第一方面所述的锂离子二次电池的隔离膜中，所述纤维层的孔隙率可为10%~80%。
[0016]在根据本发明第一方面所述的锂离子二次电池的隔离膜中，所述有机纤维可选自由单体I形成的均聚物、由单体I与C2~C6的脂肪族烯烃共聚得到的共聚物以及由单体I与芳香族烯烃共聚得到的共聚物中的一种；
[0017]
【权利要求】
1.一种锂离子二次电池的隔离膜，包括多孔基材，其特征在于， 所述多孔基材的至少一个表面上涂覆有纤维层； 所述纤维层包含可传导锂离子的有机纤维以及将所述有机纤维连接的表面含羟基的无机物。
2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池的隔离膜，其特征在于，所述纤维层的厚度为Iym~5μηι,孔隙率为10 %~80 %。
3.根据权利要求1所述的锂离子二次电池的隔离膜，其特征在于，所述有机纤维选自由单体I形成的均聚物、由单体I与C2~C6的脂肪族烯烃共聚得到的共聚物以及由单体I与芳香族烯烃共聚得到的共聚物中的一种；
4.根据权利要求1所述的锂离子二次电池的隔离膜，其特征在于， 所述有机纤维的质量为所述纤维层的总质量的65%~99% ； 所述表面含羟基的无机物的质量为所述纤维层的总质量的1%~35%。
5.根据权利要求1所述的锂离子二次电池的隔离膜，其特征在于，所述表面含羟基的无机物选自气相二氧化硅、气相氧化铝以及气相氧化钛中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的锂离子二次电池的隔离膜，其特征在于， 所述表面含羟基的无机物的表面的羟基含量为100个/ μ m2~1000个/ μ m2 ; 所述表面含羟基的无机物的比表面积为50m2/g~500m2/g ； 所述表面含羟基的无机物的颗粒的粒径为Inm~lOOOnm。
7.根据权利要求1所述的锂离子二次电池的隔离膜，其特征在于，所述纤维层还包含粘结剂，所述粘结剂选自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、聚偏氟乙烯(PVDF)中的一种。
8.根据权利要求7所述的锂离子二次电池的隔离膜，其特征在于，所述粘结剂的质量为所述纤维层的总质量的0%~10%。
9.一种锂离子二次电池的隔离膜的制备方法，用于制备权利要求1-8中任一项所述的锂离子二次电池的隔离膜，包括步骤: (1)将粘结剂溶解在溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，升温并搅拌，得到粘结剂溶液； (2)向所得的粘结剂溶液中加入有机纤维，升温并搅拌，之后进行超声分散，得到有机纤维溶液； (3)向所得的有机纤维溶液中加入表面含羟基的无机物，充分搅拌使其分散均匀，之后进行超声分散，形成有机纤维浆料；(4)将所得的有机纤维浆料均匀地涂覆在多孔基材的至少一个表面上，之后用烘箱烘烤干燥除去溶剂，得到锂离子二次电池的隔离膜，其中，所述有机纤维浆料在烘烤干燥后形成纤维层。
10.一种锂离子二次电池，包括: 正极片； 负极片； 隔离膜，间隔于正极片和负极片之间；以及 电解液； 其特征在于，所述隔离膜为根据权利要求1-8中任一项所述的锂离子二次电池的隔离膜。
【文档编号】H01M10/0525GK103956449SQ201410194248
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月9日 优先权日:2014年5月9日
【发明者】郑义, 孙成栋, 江辉, 魏增斌, 石长川 申请人:宁德新能源科技有限公司