一种电池隔膜及其制备方法和锂离子电池与流程

本发明涉及电池，尤其涉及一种电池隔膜及其制备方法和锂离子电池。

背景技术：

1、作为锂电池的四大组成部分之一，隔膜设置在正负极之间，起到阻隔电子、允许锂离子通过的作用。由于pe、pp等基膜本身的耐热性差以及与正负极无粘接作用，现有技术往往采用分层涂布的方式，在隔膜表面涂覆涂层，从而使正负极与隔膜能够粘接在一起并提高隔膜的耐热性，例如，先在隔膜表面涂覆一层或两层无机耐热层如氧化铝、勃姆石耐热层，然后在耐热层上再涂覆一层有机粘接层。但是这种技术工艺复杂且生产成本高。

2、另外有专利提到，在陶瓷颗粒涂层中加入大颗粒粘结性聚合物颗粒，通过辊涂的方式涂布，该隔膜既满足了隔膜和极片热压后粘接力的要求，又省去了涂胶的步骤，有效节省了生产成本。由于涂层中加入的大颗粒粘接聚合物颗粒具有一定的溶胀性，会堵塞隔膜的空隙，该聚合物颗粒周围锂离子传输速度较慢，降低了电池的循环和倍率性能。

3、针对分层涂布技术的缺点，同时开发了有机-无机(陶瓷)混合涂覆电池隔膜，该技术工艺最常用的原料是pvdf，其分散体系是水。但是普通pvdf颗粒粒径只有300nm左右，在和陶瓷混合时，要远远小于粒径约为1μm的陶瓷材料，且pvdf颗粒是憎水有机物，在浆料当中沉降速度比陶瓷材料快，涂覆时，大部分的pvdf颗粒是在陶瓷材料下方，导致隔膜再和极片粘接时，表面能够提供粘接力的pvdf颗粒很少，从而造成粘接力不足，无法有效粘覆。

技术实现思路

1、针对现有技术中隔膜的综合性能不佳的问题，本发明提供了一种电池隔膜及其制备方法和锂离子电池，该隔膜使用具有锂离子传导能力的无机固态电解质颗粒代替锂离子惰性的陶瓷颗粒，在无机固态电解质涂层中加入粘结性颗粒，通过辊涂的方式涂布，该隔膜既满足了隔膜和极片热压后粘接力的要求，又解决了陶瓷和粘结性颗粒混合涂覆电池的循环和倍率性能下降的问题，且该隔膜省去了涂胶的步骤，有效节省了生产成本。

2、为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、本发明的第一方面提供了一种电池隔膜，包括基膜和设置于所述基膜至少一功能表面的功能涂层；

4、所述功能涂层包括由无机固态电解质颗粒形成的无机固态电解质涂层，以及嵌入所述无机固态电解质涂层中的粘结性颗粒；

5、其中，所述粘结性颗粒的粒径大于所述无机固态电解质涂层的厚度。

6、作为本发明一种可选实施方式，所述粘结性颗粒和所述无机固态电解质颗粒的质量比为1:(2～35)；

7、和/或，所述粘结性颗粒选自聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯类共聚物、苯丙树脂和丁苯橡胶中的至少一种；

8、和/或，所述粘结性颗粒的粒径d50在2μm-3μm；

9、和/或，所述无机固态电解质颗粒包括lglzo、lige2(po4)3、llzto、llto、liti2(po4)3、llzo、latp、llazo、lagp中的至少一种；

10、和/或，所述无机固态电解质颗粒的d50粒径为0.01μm～2μm。

11、作为本发明一种可选实施方式，所述无机固态电解质涂层的厚度为0.3～8μm。

12、作为本发明一种可选实施方式，所述粘结性颗粒的粒径为所述无机固态电解质涂层的厚度的两倍至五倍。

13、作为本发明一种可选实施方式，所述基膜选自聚烯烃微孔膜，优选为聚丙烯膜、聚乙烯膜以及聚丙烯和聚乙烯复合膜中的一种。

14、和/或，所述基膜的厚度为3～16μm。

15、作为本发明一种可选实施方式，所述功能涂层还包括分散剂、粘结剂、润湿剂以及增稠剂的至少一种。

16、本发明的第二方面提供了一种电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：

17、s1：配制包含粘结性颗粒和无机固态电解质颗粒的水性浆料；

18、s2：将所述水性浆料涂覆于基膜的至少一个功能表面上，烘干后得到所述电池隔膜。

19、作为本发明一种可选实施方式，所述步骤s1中的水性浆料，还包括分散剂、粘结剂、润湿剂、增稠剂中的至少一种。

20、作为本发明一种可选实施方式，所述步骤s1包括，将所述粘结性颗粒、所述无机固态电解质颗粒以及所述分散剂、所述粘结剂、所述润湿剂和所述增稠剂在水中混合，制备得到所述水性浆料。

21、本发明的第三方面提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括上述的电池隔膜。

22、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

23、本发明使用具有锂离子传导能力的无机固态电解质颗粒代替锂离子惰性的陶瓷颗粒，在无机固态电解质涂层中加入粘结性颗粒，无机固态电解质颗粒沉积在粘结性颗粒四周，通过辊涂的方式涂布，该隔膜既满足了隔膜和极片热压后粘接力的要求，又解决了陶瓷和粘结性颗粒混合涂覆电池的循环性能下降的问题，且该隔膜省去了分层涂胶的步骤，有效节省了生产成本。

技术特征：

1.一种电池隔膜，其特征在于，包括基膜和设置于所述基膜至少一功能表面的功能涂层；

2.根据权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述粘结性颗粒和所述无机固态电解质颗粒的质量比为1:(2～35)；

3.根据权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述无机固态电解质涂层的厚度为0.3～3μm。

4.根据权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述粘结性颗粒的粒径为所述无机固态电解质涂层的厚度的两倍至五倍。

5.根据权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述基膜选自聚烯烃微孔膜，优选为聚丙烯膜、聚乙烯膜以及聚丙烯和聚乙烯复合膜中的一种。

6.根据权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述功能涂层还包括分散剂、粘结剂、润湿剂以及增稠剂中的至少一种。

7.一种权利要求1-6任一项所述的电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中的水性浆料，还包括分散剂、粘结剂、润湿剂、增稠剂中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1包括，将所述粘结性颗粒、所述无机固态电解质颗粒以及所述分散剂、所述粘结剂、所述润湿剂和所述增稠剂在水中混合，制备得到所述水性浆料。

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括如权利要求1-6任一项所述的电池隔膜。

技术总结
本发明属于电池技术领域，尤其是一种电池隔膜及其制备方法和锂离子电池，该电池隔膜包括基膜和设置于基膜至少一功能表面的功能涂层；功能涂层包括由无机固态电解质颗粒形成的无机固态电解质涂层，以及嵌入无机固态电解质涂层中的粘结性颗粒；其中，粘结性颗粒的粒径大于无机固态电解质涂层的厚度。本发明提供的隔膜既满足了隔膜和极片热压后粘接力的要求，又解决了陶瓷和粘结性颗粒混合涂覆电池的循环性能下降的问题，且该隔膜省去了分层涂胶的步骤，有效节省了生产成本。

技术研发人员：王崇勇,李敏
受保护的技术使用者：宜昌楚能新能源创新科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29