一种锂离子电池复合隔膜、制备方法与锂离子电池与流程

本发明涉及一种锂离子电池复合隔膜、制备方法与锂离子电池。

背景技术：

1、随着新能源电动汽车的发展，人们对锂离子电池的安全性越发重视。隔膜在锂离子电池中主要起到隔绝正负极接触，同时允许锂离子通过的作用，目前商业化的隔膜主要是聚乙烯和聚丙烯隔膜，在电芯正常工作的情况下，该类隔膜基本能够满足要求。但当电池内部温度较高时，聚烯烃隔膜会发生一定的收缩从而导致正负极直接接触，最终导致内部短路，严重时会引起电池起火，危及生命安全。

2、目前针对上述问题，行业内对如何增强隔膜的热稳定性能进行了大量研究，主要方向为涂覆功能性涂层。其中商业化最成熟的方案为陶瓷涂层，即在聚烯烃隔膜表面涂覆一层氧化铝或勃姆石，陶瓷涂层致密涂覆于基膜表面，在基膜收缩时能起到支撑作用，制约基膜收缩，但陶瓷涂层与聚烯烃隔膜的相容性较差，在电池循环使用过程容易发生脱落，从而影响电池的循环寿命。在专利cn115966841中，公开了一种相变材料复合纤维隔膜制备方法及其应用，通过相变材料在高温下相变熔化关闭锂离子通道，从而防止热失控，但该类涂层直接涂覆于基膜，其与电解液相容性较差，对电池性能不利，且闭孔行为不可能逆。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术问题之一，因此，本发明的目的在于提出一种具有较好热稳定性和浸润性的锂离子电池复合隔膜。

2、本发明所提供的锂离子电池复合隔膜，包括隔膜基材和涂覆于所述隔膜基材表面上的复合材料层；所述复合材料包括芯材、相变材料和壳层；所述壳层包覆所述芯材；所述相变材料填充于所述芯材内。

3、在一个实施方案中，所述相变材料为石蜡、高级脂肪烃类、脂肪酸、醇类、多羟基碳酸类、聚烯烃类、聚多元醇类中的任一种或几种。

4、在一个实施方案中，所述壳层体为cef3、alf3、laf3、alpo4、li3po4、li2sio3中的任一种或几种。

5、在一个实施方案中，所述黏土矿物为为海泡石、蒙脱土、贝得石、凹凸棒石中的任一种或几种。

6、在一个实施方案中，所述复合材料的粒径d50为0.1μm-2μm。

7、在一个实施方案中，所述隔膜基材的厚度为5～20μm，所述隔膜基材的孔隙率为35％～60％。

8、在一个实施方案中，所述隔膜基材为聚烯烃隔膜、聚酰亚胺隔膜、纤维素隔膜中的任一种。

9、在一个实施方案中，所述复合材料层的厚度为1～5μm。

10、本发明所提供的制备锂离子电池隔膜的方法，包括：

11、将相变材料在50～230℃溶解于溶剂中，搅拌混匀得到溶液a；

12、将黏土矿物加入溶剂中，搅拌分散后真空干燥；

13、将预处理后的黏土矿物加入溶液a中混合，得到悬浮液；

14、将所述悬浮液进行干燥至恒重，获得干燥后的负载所述相变材料的黏土矿物；

15、将所述干燥后的负载所述相变材料的黏土矿物与壳层材料混合，然后分散于溶剂中，搅拌、蒸发，使所述壳层材料沉淀于所述干燥后的负载所述相变材料的黏土矿物的表面形成包覆层，获得复合材料；

16、将所述复合材料加入至含有分散剂和粘接剂的溶液中混合得到浆料；

17、将所述浆料涂覆于所述隔膜基材的表面，干燥后制得锂离子电池隔膜。

18、本发明还提供了一种锂离子电池，包括所述的锂离子电池复合隔膜。

19、本发明采用黏土矿物负载相变材料，黏土矿物具备更高孔隙，增加电解液的储液空间；极性壳层包覆在复合黏土矿物外，可避免相变材料因受热形变从而堵塞隔膜孔隙的问题。因此，本发明的锂离子电池复合隔膜具有较好热稳定性和浸润性，从而改善电芯的循环性能。

技术特征：

1.一种锂离子电池复合隔膜，包括隔膜基材和设置于所述隔膜基材表面的复合材料层；

2.根据权利要求1所述的锂离子电池复合隔膜，其特征在于，所述相变材料为石蜡、高级脂肪烃类、脂肪酸、醇类、多羟基碳酸类、聚烯烃类、聚多元醇类中的任一种或几种。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池复合隔膜，其特征在于，所述壳层材料为cef3、alf3、laf3、alpo4、li3po4、li2sio3中的任一种或几种。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池复合隔膜，其特征在于，所述芯材为黏土矿物。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池复合隔膜，其特征在于，所述黏土矿物为海泡石、蒙脱土、贝得石、凹凸棒石中的任一种或几种。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池复合隔膜，其特征在于，所述复合颗粒的粒径d50为0.1μm-2μm。

7.根据权利要求1所述的锂离子电池复合隔膜，其特征在于，所述隔膜基材的厚度为5～20μm，所述隔膜基材的孔隙率为35％～60％。

8.根据权利要求1所述的锂离子电池复合隔膜，其特征在于，所述隔膜基材为聚烯烃隔膜、聚酰亚胺隔膜、纤维素隔膜中的任一种。

9.根据权利要求1所述的锂离子电池复合隔膜，其特征在于，所述复合材料层的厚度为1～5μm。

10.一种制备锂离子电池隔膜的方法，所述方法包括：

11.一种锂离子电池，包括权利要求1至9中任一项所述的锂离子电池复合隔膜。

技术总结
本发明公开了一种锂离子电池复合隔膜、制备方法与锂离子电池。该锂离子电池复合隔膜，包括隔膜基材和设置于所述隔膜基材表面的复合材料层；所述复合材料包括芯材、相变材料和壳层；所述壳层包覆所述芯材，所述相变材料填充于所述芯材内。本发明的锂离子电池复合隔膜具有较好热稳定性和浸润性。

技术研发人员：李朝荣,杜鹏,潘福中
受保护的技术使用者：浙江极氪智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19