鋰離子二次電池及其隔離膜及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鋰離子二次電池及其隔離膜及制備方法。所述鋰離子二次電池的隔離膜包括多孔基材。所述多孔基材的至少一個表面上涂覆有纖維層；所述纖維層包含可傳導鋰離子的有機纖維以及將所述有機纖維連接的表面含羥基的無機物。所述鋰離子二次電池包括：正極片；負極片；隔離膜，間隔于正極片和負極片之間；以及電解液，其中，所述隔離膜為前述的鋰離子二次電池的隔離膜。本發(fā)明的隔離膜具有較高的電化學穩(wěn)定性和離子電導率，本發(fā)明的鋰離子二次電池具有較高的首次庫倫效率以及較好的循環(huán)性能和倍率性能，且鋰離子二次電池的自放電較小。
【專利說明】鋰離子二次電池及其隔離膜及制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種鋰離子二次電池及其隔離膜及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子二次電池的安全性能一直備受關(guān)注，為了提高鋰離子二次電池的安全性能，防止發(fā)生起火或爆炸等，人們在鋰離子二次電池的隔離膜上涂覆一層陶瓷層。該陶瓷層一方面能隔離正極材料與隔離膜，防止隔離膜被正極氧化，另一方面可在發(fā)生隔離膜刺穿、短路時能起到支撐隔離膜的作用，防止隔離膜收縮、塌陷，以免造成更嚴重的情況。但隔離膜表面的陶瓷層也存在如下問題:1.陶瓷自身不能傳導鋰離子，如果陶瓷層過厚或者過密，會導致隔離膜的鋰離子通過率大大降低，進而使得隔離膜的離子電導率降低；2.隔離膜的陶瓷層容易脫落，從而失去作用；3.隔離膜的陶瓷層對正極片和負極片沒有粘結(jié)性，導致隔離膜與正極片和負極片之間的界面很容易受到破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于【背景技術(shù)】中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子二次電池及其隔離膜及制備方法，所述隔離膜具有較高的電化學穩(wěn)定性和離子電導率，所述鋰離子二次電池具有較高的首次庫倫效率以及較好的循環(huán)性能和倍率性能，且鋰離子二次電池的自放電較小。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種鋰離子二次電池的隔離膜，其包括多孔基材。所述多孔基材的至少一個表面上涂覆有纖維層；所述纖維層包含可傳導鋰離子的有機纖維以及將所述有機纖維連接的表面含羥基的無機物。
[0005]在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供了一種鋰離子二次電池的隔離膜的制備方法，用于制備本發(fā)明第一方面的鋰離子二次電池的隔離膜，其包括步驟:(I)將粘結(jié)劑溶解在溶劑N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，升溫并攪拌，得到粘結(jié)劑溶液；(2)向所得的粘結(jié)劑溶液中加入有機纖維，升溫并攪拌，之后進行超聲分散，得到有機纖維溶液；(3)向所得的有機纖維溶液中加入表面含羥基的無機物，充分攪拌使其分散均勻，之后進行超聲分散，形成有機纖維漿料；(4)將所得的有機纖維漿料均勻地涂覆在多孔基材的至少一個表面上，之后用烘箱烘烤干燥除去溶劑，得到鋰離子二次電池的隔離膜，其中，所述有機纖維漿料在烘烤干燥后形成纖維層。
[0006]在本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提供了一種鋰離子二次電池，其包括:正極片；負極片；隔離膜，間隔于正極片和負極片之間；以及電解液。所述隔離膜為本發(fā)明第一方面的鋰離子二次電池的隔離膜。
[0007]本發(fā)明的有益效果如下:
[0008]1.所述纖維層中的有機纖維可以傳導鋰離子，使得鋰離子的通過率較高，進而隔離膜的離子電導率較高。[0009]2.所述有機纖維經(jīng)表面含羥基的無機物連接增強之后，其導鋰離子的性能大幅度提升，并且所述有機纖維可在隔離膜的表面起到阻隔和支撐的作用，進而保證了鋰離子二次電池的安全性能，同時不會降低隔離膜的離子電導率。
【具體實施方式】
[0010]下面詳細說明根據(jù)本發(fā)明的鋰離子二次電池及其隔離膜及制備方法以及實施例、對比例及測試結(jié)果。
[0011]首先說明根據(jù)本發(fā)明第一方面的鋰離子二次電池的隔離膜。
[0012]根據(jù)本發(fā)明第一方面的鋰離子二次電池的隔離膜包括多孔基材。所述多孔基材的至少一個表面上涂覆有纖維層；所述纖維層包含可傳導鋰離子的有機纖維以及將所述有機纖維連接的表面含羥基的無機物。
[0013]在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的鋰離子二次電池的隔離膜中，所述多孔基材可選自PE膜、PP膜以及PE/PP復合膜中的一種。
[0014]在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的鋰離子二次電池的隔離膜中，所述纖維層的厚度可為 Iym ~5ym0
[0015]在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的鋰離子二次電池的隔離膜中，所述纖維層的孔隙率可為10%~80%。
[0016]在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的鋰離子二次電池的隔離膜中，所述有機纖維可選自由單體I形成的均聚物、由單體I與C2~C6的脂肪族烯烴共聚得到的共聚物以及由單體I與芳香族烯烴共聚得到的共聚物中的一種；
[0017]
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子二次電池的隔離膜，包括多孔基材，其特征在于， 所述多孔基材的至少一個表面上涂覆有纖維層； 所述纖維層包含可傳導鋰離子的有機纖維以及將所述有機纖維連接的表面含羥基的無機物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池的隔離膜，其特征在于，所述纖維層的厚度為Iym~5μηι,孔隙率為10 %~80 %。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池的隔離膜，其特征在于，所述有機纖維選自由單體I形成的均聚物、由單體I與C2~C6的脂肪族烯烴共聚得到的共聚物以及由單體I與芳香族烯烴共聚得到的共聚物中的一種；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池的隔離膜，其特征在于， 所述有機纖維的質(zhì)量為所述纖維層的總質(zhì)量的65%~99% ； 所述表面含羥基的無機物的質(zhì)量為所述纖維層的總質(zhì)量的1%~35%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池的隔離膜，其特征在于，所述表面含羥基的無機物選自氣相二氧化硅、氣相氧化鋁以及氣相氧化鈦中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池的隔離膜，其特征在于， 所述表面含羥基的無機物的表面的羥基含量為100個/ μ m2~1000個/ μ m2 ; 所述表面含羥基的無機物的比表面積為50m2/g~500m2/g ； 所述表面含羥基的無機物的顆粒的粒徑為Inm~lOOOnm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池的隔離膜，其特征在于，所述纖維層還包含粘結(jié)劑，所述粘結(jié)劑選自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、聚偏氟乙烯(PVDF)中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子二次電池的隔離膜，其特征在于，所述粘結(jié)劑的質(zhì)量為所述纖維層的總質(zhì)量的0%~10%。
9.一種鋰離子二次電池的隔離膜的制備方法，用于制備權(quán)利要求1-8中任一項所述的鋰離子二次電池的隔離膜，包括步驟: (1)將粘結(jié)劑溶解在溶劑N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，升溫并攪拌，得到粘結(jié)劑溶液； (2)向所得的粘結(jié)劑溶液中加入有機纖維，升溫并攪拌，之后進行超聲分散，得到有機纖維溶液； (3)向所得的有機纖維溶液中加入表面含羥基的無機物，充分攪拌使其分散均勻，之后進行超聲分散，形成有機纖維漿料；(4)將所得的有機纖維漿料均勻地涂覆在多孔基材的至少一個表面上，之后用烘箱烘烤干燥除去溶劑，得到鋰離子二次電池的隔離膜，其中，所述有機纖維漿料在烘烤干燥后形成纖維層。
10.一種鋰離子二次電池，包括: 正極片； 負極片； 隔離膜，間隔于正極片和負極片之間；以及 電解液； 其特征在于，所述隔離膜為根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的鋰離子二次電池的隔離膜。
【文檔編號】H01M10/0525GK103956449SQ201410194248
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】鄭義, 孫成棟, 江輝, 魏增斌, 石長川 申請人:寧德新能源科技有限公司