一种锂离子电池复合隔膜的制作方法

本申请涉及锂离子电池隔膜材料领域，特别是涉及一种锂离子电池复合隔膜，例如一种含单离子导电聚合物涂层的复合隔膜。

背景技术：

锂离子电池因其高能量密度、无记忆效应、长循环寿命等众多优点而被广泛应用。通常，锂离子电池基本组成部分包括正极片、负极片、电解液、隔膜以及电池外壳。其中，隔膜因为其在锂离子电池中的关键性作用而被称作电池的“第三极”。

由于电解液中常见的lipf6等锂盐的低锂离子迁移数将导致在高充电/放电速率下强的锂盐浓度梯度，并导致枝晶生长并最终限制功率输送。因而十分有必要提供一种提高锂离子电池中锂离子迁移数的隔膜结构。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种锂离子电池复合隔膜，尤其是一种含单离子导电聚合物涂层的复合隔膜，以解决上述技术背景中提出的至少一个问题。

为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：

本具体实施例提供一种锂离子电池复合隔膜，该复合隔膜包括多孔基膜，所述多孔基膜的一侧或两侧表面上设有导电涂层；所述导电涂层的表面设有隔热层，所述隔热层的表面设有抗静电层。

在一些具体实施方式中，所述多孔基膜为聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚苯醚和聚苯硫醚中的至少一种材料制成。

在一些具体实施方式中，所述多孔基膜的厚度为3-25μm，孔径为15-80nm。

在一些具体实施方式中，所述导电涂层包括单离子导电聚合物和粘结剂，所述导电涂层的孔径为1-15nm，单离子导电聚合物和粘结剂重量比为1-9：1。

在一些具体实施方式中，所述单离子导电聚合物为聚双磺酰亚胺锂基单离子传导聚合物。

在一些具体实施方式中，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯共聚物、聚甲基基丙烯酸甲酯、聚甲基基丙烯酸甲酯共聚物、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、丁苯乳胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、羧甲基纤维素钠和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。

在一些具体实施方式中，所述隔热层为陶瓷涂层。

在一些具体实施方式中，所述抗静电层包括碳材料，所述碳材料的电阻率为0.005-0.02ω·m。

在一些具体实施方式中，所述碳材料为碳纤维、碳纳米管、活性炭、富勒烯和膨胀石墨中的至少一种。

在一些具体实施方式中，所述抗静电层中碳材料的质量百分含量为2-10％。

通过本实施方式中的导电涂层将锂盐中的阴离子固定到高分子链上，高分子链由于分子量和体积巨大而迁移困难，这样就限制了阴离子的移动，仅有锂离子发生迁移，其锂离子迁移数理论上可以接近1。通过涂布的方法在多孔基膜表面复合，效果优良、经济便捷。通过隔热层对隔膜进行隔热处理，使锂离子电池在使用时更加安全。通过抗静电层提升隔膜的电子电导率，消除了涂膜静电问题，还可进一步提高涂膜的电解液吸收能力。

附图说明

图1为本实施方式中锂离子电池富复合隔膜的结构示意图。

图2为聚双磺酰亚胺锂基单离子传导聚合物化学式。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本公开实施例的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。

本具体实施方式中提供一种锂离子电池复合隔膜，如图1所示，该复合隔膜包括多孔基膜1，所述多孔基膜1的一侧或两侧表面上设有导电涂层2；所述导电涂层2的表面设有隔热层3，所述隔热层3的表面设有抗静电层4。

通过本实施方式中的导电涂层将锂盐中的阴离子固定到高分子链上，高分子链由于分子量和体积巨大而迁移困难，这样就限制了阴离子的移动，仅有锂离子发生迁移，其锂离子迁移数理论上可以接近1。通过涂布的方法在多孔基膜表面复合，效果优良、经济便捷。通过隔热层对隔膜进行隔热处理，使锂离子电池在使用时更加安全。通过抗静电层提升隔膜的电子电导率，消除了涂膜静电问题，还可进一步提高涂膜的电解液吸收能力。

可选的，在一些具体实施方式中，所述多孔基膜为聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚苯醚和聚苯硫醚中的至少一种材料制成，但也不限于此。上述材料的多孔基膜具有良好的防潮性、耐热性、拉伸强度高、阻隔性强等优点，不易受湿度影响，提高电池性能。

可选的，在一些具体实施方式中，所述多孔基膜的厚度可以为3-25μm，孔径为15-80nm。

可选的，在一些具体实施方式中，所述导电涂层包括单离子导电聚合物和粘结剂，所述导电涂层的孔径为1-15nm，单离子导电聚合物和粘结剂重量比为1-9：1。根据所需要迁移的锂离子量设置单离子导电聚合物的百分含量，以满足电池需要为准。

可选的，在一些具体实施方式中，如图2所示，所述单离子导电聚合物为聚双磺酰亚胺锂基单离子传导聚合物，具有良好的导电性，利于锂离子的迁移。

另外，可选的，所述单离子导电聚合物还可以包括聚双磺酰亚胺锂基单离子传导聚合物和聚偏氟乙烯共聚物。

可选的，在一些具体实施方式中，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯共聚物、聚甲基基丙烯酸甲酯、聚甲基基丙烯酸甲酯共聚物、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、丁苯乳胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、羧甲基纤维素钠和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。用于对导电涂层中的富锂材料进行粘结，使其牢固设置在多孔基膜上。

可选的，在一些具体实施方式中，所述隔热层为陶瓷涂层，陶瓷涂层可以包括陶瓷颗粒材料，陶瓷颗粒材料层的厚度可以为5-10μm，但也不限于此。陶瓷颗粒材料层具有较高的强度、良好的断裂韧性以及耐磨性，可以更好地保护隔膜，提高其使用寿命。

可选的，在一些具体实施方式中，所述抗静电层包括碳材料，所述碳材料的电阻率为0.005-0.02ω·m。

可选的，在一些具体实施方式中，所述碳材料为碳纤维、碳纳米管、活性炭、富勒烯和膨胀石墨中的至少一种。

可选的，在一些具体实施方式中，所述抗静电层中碳材料的质量百分含量为2-10％，满足抗静电的需求即可。

需要理解的是，上述描述中的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。