(19)中华人民共和国国家知识产权局
| (12)发明专利说明书 | |
| (10)申请公布号 CN 104064708 A (43)申请公布日 2014.09.24 |
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(21)申请号 CN201410251947.X
(22)申请日 2014.06.09
(71)申请人 东莞市魔方新能源科技有限公司
地址 523000 广东省东莞市松山湖高新技术产业开发区新城大道9号中大海洋生物科技研发基地A区3号办公楼
(72)发明人 蒋中林
(74)专利代理机构 广州市一新专利商标事务所有限公司
代理人 崔志泓
(51)Int.CI
H01M2/16
H01M2/18
H01M10/0525
(54)发明名称
一种锂离子二次电池用隔膜、其制备方法以及含该隔膜的电池 | |
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(57)摘要
本发明公开了一种锂离子二次电池用隔膜，包括隔离膜和设置在隔离膜的至少一个表面上的多层包括无机粒子和粘结剂的多孔绝缘层，每层多孔绝缘层的无机粒子的平均颗粒大小在隔离膜表面到极片的方向上逐渐变大；还公开了其制备方法，先将无机粒子和粘结剂搅拌分散在溶剂中，得到混合物A，采用平均粒径呈现梯度变化的无机粒子制得多种混合物A，在隔离膜的表面上按包含的无机粒子平均粒径从小到大的顺序涂布多种混合物A，干燥后即得本发明隔膜；还公开了含该隔膜的锂离子二次电池；本发明具有以下优点：隔膜热稳定性良好、超低热收缩、安全性能优异和电化学性能优良，其制备方法操作简便，含前述隔膜的锂离子二次电池安全性能优异和电化学性能优良。 | |
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法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种锂离子二次电池用隔膜，其特征在于：包括用于隔开电池两种极片的隔离膜和设置在隔离膜的至少一个表面上的多层多孔绝缘层，多孔绝缘层包括无机粒子和粘结剂，每层多孔绝缘层的无机粒子的平均颗粒大小在隔离膜表面到极片的方向上逐渐变大，而使多层多孔绝缘层的孔径大小从隔离膜到极片方向形成从小到大的梯度变化；位于隔离膜的同一侧的多孔绝缘层的层数为n，n≥2，距离隔离膜表面最近的一层多孔绝缘层为绝缘层1，距离隔离膜表面最远的一层多孔绝缘层为绝缘层n，在绝缘层1和绝缘层n之间依次设置有绝缘层2、绝缘层3…和绝缘层n-1；无机粒子在锂离子二次电池中不发生氧化或还原。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子二次电池用隔膜，其特征在于：所述绝缘层1选用的所述
无机粒子的平均粒径为0.05~0.2μm，粒度分布范围为0.01~2μm；所述绝缘层2至所述绝缘层n-1选用的无机粒子的平均粒径为0.2~8μm，粒度分布范围为0.08~10μm；绝缘层n选用的无机粒子的平均粒径为1~10μm，粒度分布范围为0.1~12μm；所述多孔绝缘层的层数n为2~10，每层多孔绝缘层的厚度为0.4~10μm。
3.根据权利要求2所述的一种锂离子二次电池用隔膜，其特征在于：所述绝缘层1选用的所述无机粒子的平均粒径优选为0.08~0.15μm，粒度分布范围为0.02~1.8μm；所述绝缘层n选用的无机粒子的平均粒径为0.3~8μm，粒度范围为0.1~10μm；每层所述多孔绝缘层的厚度为1~6μm。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的一种锂离子二次电池用隔膜，其特征在于：所述隔离膜的材质为聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺或无纺布。
5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的一种锂离子二次电池用隔膜，其特征在于：所述无机粒子为氧化钙、氧化锌、氧化镁、二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆、二氧化锡、二氧化铈、三氧化二铝、碳酸钙和钛酸钡中的任意一种或多种。
6.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的一种锂离子二次电池用隔膜，其特征在于：所述粘结剂为苯乙烯-丁二烯聚合物、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、羧甲基纤维素钠、丁二烯-丙烯腈聚合物、聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酸-苯乙烯中的任意一种或多种。
7.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的一种锂离子二次电池用隔膜，其特征在于：所述无机粒子与所述粘结剂的质量比为50:50~99.9:0.1，所述多孔绝缘层通过涂覆的方式设置在所述隔离膜上。
8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的一种锂离子二次电池用隔膜的制备方法，其特征在于：其步骤包括如下：
a)所述无机粒子和所述粘结剂的搅拌分散：将粘结剂溶于溶剂中以形成聚合物溶液，再添加无机粒子混合均匀，得到混合物A，混合物A的浓度为10~70wt%；溶剂为能够溶解粘结剂、能够均匀分散无机粒子并易于在涂覆干燥过程除去的溶剂；
b)在所述隔离膜的表面上涂覆所述多层多孔绝缘层，制得锂离子二次电池用隔膜：先将包括
的无机粒子的平均颗粒大小最小的混合物A涂覆到隔离膜表面，干燥后形成所述绝缘层1，再将包括的无机粒子的平均颗粒大小逐渐变大的混合物A依次涂覆到隔离膜表面，形成所述绝缘层2、绝缘层3…和绝缘层n，绝缘层1、绝缘层2、绝缘层3…和绝缘层n构成多层多孔绝缘层，每涂覆一层混合物A后需先干燥处理再涂覆下一层混合物A，涂覆第n层混合物A后也进行干燥处理。
9.根据权利要求8所述的一种锂离子二次电池用隔膜的制备方法，其特征在于：所述溶剂为四氢呋喃、甲乙酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、四甲基脲、四甲基磷酸盐、丙酮、二氯甲烷、氯仿、二甲基酰胺、N-甲基吡咯烷酮、环己烷、水、酒精中的一种或多种；所述混合物A的浓度为20~60wt%；所述步骤b)将混合物A涂覆在隔离膜表面的方式为浸涂、模头涂、辊涂、刮刀转移涂和凹版涂中的任意一种或多种。
10.锂离子二次电池，包括正极片、负极片、电解液以及位于正极片和负极片之间的隔膜，其特征在于：所述隔膜为权利要求1至6中任一权利要求所述的一种锂离子二次电池用隔膜。
说 明 书
<p>技术领域
本发明涉及锂离子二次电池技术领域，尤其涉及一种锂离子二次电池用隔膜、其制备方法以及含该隔膜的电池。
背景技术
锂离子二次电池由于能量密度大，工作电压高，质量轻等特点，在消费电子产品，如手机，笔记本电脑，平板电脑，蓝牙耳机，MP3，数码相机等领域已经得到了广泛的应用。随着环境污染和能源危机问题的日益严峻，锂离子二次电池在动力电池和固定电站等领域的使用也越来越普及，但是锂离子二次电池的安全性问题一直是人们关注的焦点。
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