CN113745751B - 锂离子电池隔膜及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括隔膜基层和单面涂覆的功能涂层，所述功能涂层的组成包括无机物颗粒，所述无机物颗粒包括FePO4、MnO2、LFP、LMO或LTO中的至少两种的组合。本发明通过选用无机物颗粒的组合，利用功能涂层组分之间的协同作用，单面涂覆合适的厚度在隔膜基材上，得到的锂离子电池隔膜能有效改善隔膜与正极界面的亲和性，提高其热稳定性，有效提升锂离子电池的循环性能，倍率性能及安全性能，同时不会带来电池能量密度的大幅下滑。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池材料技术领域，涉及一种锂离子电池隔膜，尤其涉及一种锂离子电池隔膜及其制备方法与应用。
背景技术
锂离子电池广泛应用于电子通讯、储能及动力电源等领域中，其中隔膜是锂离子电池中关键的内层组件之一，虽不参与锂离子电池中的化学反应，但是隔膜的性能直接影响锂离子电池的容量、循环以及安全性能。因此，隔膜需具有优异的力学性能和在高温下保持形状的能力，才能保证锂离子电池各项性能不受影响。
目前大规模商用化的锂离子电池隔膜主要为聚烯烃类膜，这类隔膜只能保持热安全性和隔开电解液的能力，已经难以满足人们对锂电池性能的要求。因此，开发隔膜功能涂层已成为隔膜改性的主要方向。目前，电池中的隔膜功能涂层其组分多为无机陶瓷材料或者聚合物材料，这两类材料虽然可以大幅改善电池的安全性能，但同时带来了界面亲和性变差以及能量密度损失的问题。
如何提供一种能改善界面亲和性，提高锂离子电池的循环性能、热稳定性、倍率性能及安全性能，同时不会带来电池能量密度大幅下滑的锂离子电池隔膜，成为了目前迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子电池隔膜及其制备方法与应用，尤其是提供了一种正极高界面亲和性的锂离子电池隔膜及其制备方法与应用。所述锂离子电池隔膜通过选用无机物颗粒的组合，利用功能涂层组分之间的协同作用，使得到的锂离子电池隔膜能有效改善隔膜与正极界面的亲和性，热稳定性高，有效提升了锂离子电池的循环性能，倍率性能及安全性能，同时不会带来电池能量密度的大幅下滑。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括隔膜基层和单面涂覆的功能涂层，所述功能涂层包括无机物颗粒，所述无机物颗粒包括FePO4、MnO2、LFP、LMO或LTO中的至少两种的组合。
本发明在隔膜基层单侧涂覆功能涂层，通过选用无机物颗粒的组合，利用功能涂层组分间的协同作用，使锂离子电池隔膜与正极界面的亲和性大幅改善，提升了锂离子电池的安全性能，循环性能及倍率性能，同时不会使锂离子电池能量密度造成损失。
优选地，所述功能涂层的厚度为0.3～10μm，例如可以是0.3μm、0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、5μm、5.5μm、6μm、6.5μm、7μm、7.5μm、8μm、8.5μm、9μm、9.5μm或10μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.5～3μm。
优选地，所述无机物颗粒的粒径D50为0.1～3μm，例如可以是0.3μm、0.5μm、0.75μm、1μm、1.25μm、1.5μm、1.75μm、2μm、2.25μm、2.5μm、2.75μm或3μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.1～1μm。
优选地，所述功能涂层的组成包括30wt％～98wt％的无机物颗粒，例如可以是30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％、90wt％、95wt％或98wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述功能涂层的组成包括1wt％～50wt％的粘结剂，例如可以是1wt％、5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％或50wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、或聚丙烯酸中的任意一种或两种的组合，典型但非限制的组合包括聚偏氟乙烯和羧甲基纤维素钠的组合，聚偏氟乙烯和丁苯橡胶的组合，聚偏氟乙烯和聚丙烯酸的组合，羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶的组合，羧甲基纤维素钠和聚丙烯酸的组合或丁苯橡胶和聚丙烯酸的组合。
优选地，所述功能涂层的组成还包括导电剂和分散助剂。
优选地，所述功能涂层的组成还包括1～10wt％的导电剂，例如可以是1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述功能涂层的组成还包括1～5wt％的分散助剂，例如可以是1wt％、2wt％、3wt％、4wt％或5wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述导电剂包括导电炭黑、导电石墨、碳纳米管或石墨烯中的任意一种或两种的组合，典型但非限制的组合包括导电炭黑和导电石墨的组合，导电炭黑和碳纳米管的组合，导电炭黑和石墨烯的组合，导电石墨和碳纳米管的组合，导电石墨和石墨烯的组合或碳纳米管和石墨烯的组合。
优选地，所述分散助剂包括磷酸三乙酯、聚乙二醇、月桂酸酯或聚丙烯酸铵中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括磷酸三乙酯和聚乙二醇的组合，磷酸三乙酯和月桂酸酯的组合，磷酸三乙酯和聚丙烯酸铵的组合，聚乙二醇和月桂酸酯的组合，聚乙二醇和聚丙烯酸铵的组合或月桂酸酯和聚丙烯酸铵的组合。
优选地，所述隔膜基层的材质包括聚乙烯和/或聚丙烯。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的锂离子电池隔膜的制备方法，制备方法包括如下步骤：
按配方量混合功能涂层的原料成浆料，将浆料涂覆在隔膜基层的单侧，烘干，得到所述锂离子电池隔膜。
优选地，所述浆料的固含量为80wt％～98wt％，例如可以是80wt％、82wt％、84wt％、86wt％、88wt％、90wt％、92wt％、94wt％、96wt％或98wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述原料包括无机物颗粒和粘结剂。
所述无机物颗粒包括FePO4、MnO2、LFP、LMO或LTO中的至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括FePO4与MnO2的组合，MnO2与LFP的组合，LFP与LMO的组合，LMO与LTO的组合，FePO4、MnO2与LFP的组合，MnO2、LFP与LMO的组合，LFP、LMO与LTO的组合，或FePO4、MnO2、LFP、LMO与LTO的组合。
所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、或聚丙烯酸中的任意一种或两种的组合，典型但非限制的组合包括聚偏氟乙烯和羧甲基纤维素钠的组合，聚偏氟乙烯和丁苯橡胶的组合，聚偏氟乙烯和聚丙烯酸的组合，羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶的组合，羧甲基纤维素钠和聚丙烯酸的组合或丁苯橡胶和聚丙烯酸的组合。
优选地，所述原料还包括导电剂和分散助剂。
所述导电剂包括导电炭黑、导电石墨、碳纳米管或石墨烯中的任意一种或两种的组合，典型但非限制的组合包括导电炭黑和导电石墨的组合，导电炭黑和碳纳米管的组合，导电炭黑和石墨烯的组合，导电石墨和碳纳米管的组合，导电石墨和石墨烯的组合或碳纳米管和石墨烯的组合。
所述分散助剂包括磷酸三乙酯、聚乙二醇、月桂酸酯或聚丙烯酸铵中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括磷酸三乙酯和聚乙二醇的组合，磷酸三乙酯和月桂酸酯的组合，磷酸三乙酯和聚丙烯酸铵的组合，聚乙二醇和月桂酸酯的组合，聚乙二醇和聚丙烯酸铵的组合或月桂酸酯和聚丙烯酸铵的组合。
优选地，所述烘干的温度为60～90℃，例如可以是60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃或90℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述烘干的时间为30～60min，例如可以是30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
第三方面，本发明提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括如第一方面所述的锂离子电池隔膜。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明在隔膜基层单侧涂覆功能涂层，通过选用无机物颗粒的组合，利用功能涂层组分间的协同作用，使锂离子电池隔膜与正极界面的亲和性大幅改善，提升了锂离子电池的安全性能，循环性能及倍率性能，同时不会使锂离子电池能量密度造成损失。
附图说明
图1是本发明提供的锂离子电池隔膜的结构图。
其中，1，隔膜基层；2，功能涂层。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
在已有技术方案中，一种技术方案提供了高稳定疏水陶瓷涂覆的锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：将氧化铝陶瓷粉体与氯硅烷、有机溶剂混合，搅拌水解至有机溶剂挥发完全，得到混合物；将混合物置于氨气气氛中进行热解处理，得到疏水改性的氧化铝陶瓷粉体；将疏水改性的氧化铝陶瓷粉体分散到水中，向其中加入聚乙烯吡咯烷酮和羟甲基纤维素钠，预分散，然后研磨处理，再向其中加入粘结剂，继续分散得待涂覆的陶瓷浆料；将陶瓷浆料涂覆在锂离子电池隔膜的表面，烘干。该隔膜虽安全性高，耐热性，穿刺强度，保液性能优异，但是制备方法复杂，界面亲和性变差，从而导致锂离子电池循环性能下降。
另一种技术方案提供了水性PVDF涂覆锂离子电池隔膜，包括基膜和涂覆于基膜单侧或双侧的PVDF涂层，所述涂层由混合乳液制得，且所述混合乳液包括PVDF乳液和粘结剂乳液，PVDF乳液在混合乳液中的重量占比为70～98％，粘结剂乳液在混合乳液中的重量占比为2～30％。该水性PVDF涂覆锂离子电池隔膜虽制备方法生产工艺简单，无污染，但是其界面亲和性，热稳定性，倍率性能及安全性能有待改善。
另一种技术方案提供了使用无机有机复合材料制备的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括至少两层依次叠加的聚烯烃基多孔膜，相邻两层聚烯烃基多孔膜间通过无机有机复合料液粘接固定。该锂离子电池隔膜性能较为稳定，能够耐受较高温度，隔膜收缩率较现有聚烯烃基隔膜有显著降低，但是仍未解决界面亲和性问题。
然而，已有技术方案没有提及提供这样的一种锂离子电池隔膜，其能够改善界面亲和性，提高锂离子电池的循环性能、热稳定性、倍率性能及安全性能，同时不会带来电池能量密度大幅下滑。
为了解决至少上述技术问题，本发明提供了一种锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括隔膜基层和单面涂覆的功能涂层，所述功能涂层的组成包括无机物颗粒，所述无机物颗粒包括FePO4、MnO2、LFP、LMO或LTO中的至少两种的组合。通过在隔膜基层单侧涂覆功能涂层，并且选用无机物颗粒的组合，利用功能涂层组分间的协同作用，使锂离子电池隔膜与正极界面的亲和性大幅改善。以此方式，本发明的技术方案提升了锂离子电池的安全性能、循环性能及倍率性能，同时不会使锂离子电池能量密度造成损失。
实施例1
本实施例提供了一种如图1所示的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括隔膜基层1和单面涂覆的功能涂层2，所述功能涂层2的组成包括67wt％的无机物颗粒、25％的聚偏氟乙烯、5wt％的导电炭黑和3wt％的磷酸三乙酯，所述无机物颗粒包括质量比为1:1的FePO4和MnO2。
所述锂离子电池隔膜的制备方法包括如下步骤：
按配方量混合无机物颗粒、聚偏氟乙烯、导电炭黑、磷酸三乙酯和乙醇成固含量为90wt％的浆料，无机物颗粒的粒径D50为0.5μm；将浆料涂覆在聚乙烯隔膜基层的单侧，75℃烘干45min后，得到功能涂层2的厚度为1.75μm的所述锂离子电池隔膜。
实施例2
本实施例提供了一种如图1所示的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括隔膜基层1和单面涂覆的功能涂层2，所述功能涂层2的组成包括80wt％的无机物颗粒、15％的羧甲基纤维素钠、3wt％的导电石墨和2wt％的聚乙二醇，所述无机物颗粒包括质量比为1:1.1的FePO4和MnO2。
所述锂离子电池隔膜的制备方法包括如下步骤：
按配方量混合无机物颗粒、羧甲基纤维素钠、导电石墨、聚乙二醇和甲醇成固含量为95wt％的浆料，无机物颗粒的粒径D50为0.1μm；将浆料涂覆在聚乙烯隔膜基层的单侧，70℃烘干50min后，得到功能涂层2厚度为0.5μm的所述锂离子电池隔膜。
实施例3
本实施例提供了一种如图1所示的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括隔膜基层1和单面涂覆的功能涂层2，所述功能涂层2的组成包括50wt％的无机物颗粒、38wt％的丁苯橡胶、8wt％的碳纳米管和4wt％的月桂酸酯，所述无机物颗粒包括质量比为1:0.9的FePO4和MnO2。
所述锂离子电池隔膜的制备方法包括如下步骤：
按配方量混合无机物颗粒、丁苯橡胶、碳纳米管、月桂酸酯和甲醇成固含量为85wt％的浆料，无机物颗粒的粒径D50为1μm；将浆料涂覆在聚丙烯隔膜基层的单侧，80℃烘干40min后，得到功能涂层2厚度为3μm的所述锂离子电池隔膜。
实施例4
本实施例提供了一种如图1所示的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括隔膜基层1和单面涂覆的功能涂层2，所述功能涂层2的组成包括35wt％的无机物颗粒、50wt％的聚丙烯酸、10wt％的石墨烯和5wt％的聚丙烯酸铵，所述无机物颗粒包括质量比为1:1.2的FePO4和MnO2。
所述锂离子电池隔膜的制备方法包括如下步骤：
按配方量混合无机物颗粒、聚丙烯酸、石墨烯、聚丙烯酸铵和水成固含量为80wt％的浆料，无机物颗粒的粒径D50为2μm；将浆料涂覆在聚丙烯隔膜基层的单侧，60℃烘干60min后，得到功能涂层2厚度为10μm的所述锂离子电池隔膜。
实施例5
本实施例提供了一种如图1所示的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括隔膜基层1和单面涂覆的功能涂层2，所述功能涂层2的组成包括98wt％的无机物颗粒和2wt％的聚偏氟乙烯，所述无机物颗粒包括质量比为1:0.8的FePO4和MnO2。
所述锂离子电池隔膜的制备方法包括如下步骤：
按配方量混合无机物颗粒、聚偏氟乙烯和水成固含量为98wt％的浆料，无机物颗粒的粒径D50为3μm；将浆料涂覆在聚丙烯隔膜基层的单侧，90℃烘干30min后，得到功能涂层2厚度为0.3μm的所述锂离子电池隔膜。
实施例6
本实施例提供了一种如图1所示的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括隔膜基层1和单面涂覆的功能涂层2，所述功能涂层2的组成与实施例1的区别仅在于无机物颗粒包括质量比为1:1的LFP和MnO2，其余均与实施例1相同。
所述锂离子电池隔膜的制备方法与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供了一种如图1所示的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括隔膜基层1和单面涂覆的功能涂层2，所述功能涂层2的组成与实施例1的区别仅在于无机物颗粒包括质量比为1:1的LFP和LMO，其余均与实施例1相同。
所述锂离子电池隔膜的制备方法与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供了一种如图1所示的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括隔膜基层1和单面涂覆的功能涂层2，所述功能涂层2的组成与实施例1的区别仅在于无机物颗粒包括质量比为1:1:1的MnO2、LFP和LMO，其余均与实施例1相同。
所述锂离子电池隔膜的制备方法与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供了一种如图1所示的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括隔膜基层1和单面涂覆的功能涂层2，所述功能涂层2的组成与实施例1的区别仅在于无机物颗粒包括质量比为1:1:1的LFP、LMO与LTO，其余均与实施例1相同。
所述锂离子电池隔膜的制备方法与实施例1相同。
实施例10
本实施例提供了一种如图1所示的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括隔膜基层1和单面涂覆的功能涂层2，所述功能涂层2的组成包括67wt％的无机物颗粒、25％的聚偏氟乙烯、5wt％的导电炭黑和3wt％的磷酸三乙酯，所述无机物颗粒包括质量比为1:1的FePO4和MnO2。
所述锂离子电池隔膜的制备方法与实施例1的区别仅在于无机物颗粒的粒径D50为0.08μm，其余均与实施例1相同。
实施例11
本实施例提供了一种如图1所示的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括隔膜基层1和单面涂覆的功能涂层2，所述功能涂层2的组成包括67wt％的无机物颗粒、25％的聚偏氟乙烯、5wt％的导电炭黑和3wt％的磷酸三乙酯，所述无机物颗粒包括质量比为1:1的FePO4和MnO2。
所述锂离子电池隔膜的制备方法与实施例1的区别仅在于无机物颗粒的粒径D50为3.2μm，其余均与实施例1相同。
实施例12
本实施例提供了一种如图1所示的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括隔膜基层1和单面涂覆的功能涂层2，所述功能涂层2的组成包括67wt％的无机物颗粒、25％的聚偏氟乙烯、5wt％的导电炭黑和3wt％的磷酸三乙酯，所述无机物颗粒包括质量比为1:1的FePO4和MnO2。
所述锂离子电池隔膜的制备方法与实施例1的区别仅在于功能涂层2的厚度为0.2μm，其余均与实施例1相同。
实施例13
本实施例提供了一种如图1所示的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括隔膜基层1和单面涂覆的功能涂层2，所述功能涂层2的组成包括67wt％的无机物颗粒、25％的聚偏氟乙烯、5wt％的导电炭黑和3wt％的磷酸三乙酯，所述无机物颗粒包括质量比为1:1的FePO4和MnO2。
所述锂离子电池隔膜的制备方法与实施例1的区别仅在于功能涂层2的厚度为11μm，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括聚乙烯隔膜基层，不包括功能涂层。
对比例2
本对比例提供了一种如图1所示的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括隔膜基层1和单面涂覆的功能涂层2，所述功能涂层2的组成包括67wt％的勃姆石、25％的聚偏氟乙烯、5wt％的导电炭黑和3wt％的磷酸三乙酯。
所述锂离子电池隔膜的制备方法与实施例1的区别仅在于，将无机物颗粒等质量替换为粒径D50为0.5μm的勃姆石外，其余均与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供了一种如图1所示的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括隔膜基层1和单面涂覆的功能涂层2，所述功能涂层2的组成包括67wt％的MgO陶瓷颗粒、25％的聚偏氟乙烯、5wt％的导电炭黑和3wt％的磷酸三乙酯。
所述锂离子电池隔膜的制备方法与实施例1的区别仅在于，将无机物颗粒等质量替换为粒径D50为0.5μm的陶瓷颗粒外，其余均与实施例1相同。
对比例4
本对比例提供了一种如图1所示的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括隔膜基层1和单面涂覆的功能涂层2，所述功能涂层2的组成与实施例1的区别在于无机物颗粒仅包括FePO4，其余均与实施例1相同。
所述锂离子电池隔膜的制备方法与实施例1的区别仅在于，将MnO2等质量替换为粒径D50为0.5μm的FePO4外，其余均与实施例1相同。
对比例5
本对比例提供了一种如图1所示的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括隔膜基层1和单面涂覆的功能涂层2，所述功能涂层2的组成与实施例1的区别在于无机物颗粒仅包括MnO2，其余均与实施例1相同。
所述锂离子电池隔膜的制备方法与实施例1的区别仅在于，将FePO4等质量替换为粒径D50为0.5μm的MnO2外，其余均与实施例1相同。
以上实施例与对比例的测试方法和结果如下：
将正极三元622材料，负极天然石墨材料和锂离子电池隔膜设计为4300mAh软包电池，其中锂离子电池隔膜涂有功能涂层的一侧面向正极；
烘烤收缩率测试条件：把锂离子电池隔膜裁切成边长为100mm的正方形，在烘箱中150℃烘烤1h后自然冷却，冷却到室温后，采用CCD测量隔膜尺寸，计算隔膜的热收缩率；
DCR测试条件：在25℃下，首先将锂离子电池以1C恒流充电至电压为4.2V，之后以4.2V恒压充电至电流为0.05C，静置5min，然后以1C恒流放电至2.8V，记录实际放电容量，并以实际放电容量将锂离子电池的荷电状态(SOC)调整至满充容量的20％，调整完成后，测试此时锂离子电池的电压并记为U1，然后以0.3C的倍率放电10s，测试锂离子电池放电后的电压并记为U2。
锂离子电池的初始直流内阻DCR＝(U1-U2)/I，以对比组1的DCR结果为100％参照，对比其他实施例和对比例中涉及锂离子电池的DCR结果。
1000次循环容量保持率测试条件：在25℃下，将锂离子电池以1C(即1h内完全放掉理论容量的电流值)恒流充电至4.2V，之后以4.2V恒压充电至电流为0.05C，静置5min，然后以1C恒流放电至2.8V，此为一个充放电循环过程，此次的放电容量为首次循环的放电容量。将锂离子电池按照上述方法进行多次循环充放电测试，记录每一次循环的放电容量，将锂离子电池按照上述方法进行1000次循环充放电测试，记录第1000次循环的放电容量。1000次循环容量保持率(％)＝第1000次循环的放电容量/首次循环的放电容量×100％
测试结果如表1所示：
表1
从表1可以看出以下几点：
(1)本发明提供一种锂离子电池隔膜，通过在隔膜基层单侧涂覆功能涂层，选用无机物颗粒的组合，利用功能涂层组分间的协同作用，使锂离子电池隔膜与正极界面的亲和性大幅改善，提升了锂离子电池的安全性能，循环性能及倍率性能，同时不会使锂离子电池能量密度造成损失；150℃烘烤横向收缩率为1.4％～10.5％，150℃烘烤纵向收缩率为1.0％～8.2％，DCR为83％～95％，1000次循环保持率为82％～92％。
(2)结合实施例1和实施例10～11可知，实施例1中FePO4和MnO2的粒径D50为0.5μm，在粒径优选范围内，其提供的锂离子电池隔膜的150℃横纵向收缩率和DCR比实施例10～11的低，1000次循环容量保持率比实施例10～11的高；由此表明，无机颗粒的粒径D50在优选的范围内有利于提升锂离子电池隔膜的热稳定性，提高锂离子电池的安全性能，循环性能及倍率性能。
(3)结合实施例1和实施例12～13可知，实施例1中功能涂层的涂覆厚度为1.75μm，在涂覆厚度的优选范围内，其提供的锂离子电池隔膜的150℃横纵向收缩率和DCR比实施例12～13的低，1000次循环保持率比实施例12～13的高；由此表明，功能涂层的涂覆厚度在优选的范围内有利于提升锂离子电池隔膜的热稳定性，提高锂离子电池的安全性能，循环性能及倍率性能。
(4)结合实施例1和对比例1～3可知，实施例1中单面涂有无机颗粒的功能涂层，对比例2单面涂覆勃姆石功能涂层，对比例3单面涂覆MgO陶瓷颗粒功能涂层，其提供的锂离子电池隔膜的150℃横纵向收缩率比对比例1～3的低，1000次循环保持率比对比例1～3的高；由此表明，单面涂有无机颗粒的功能涂层有利于提升锂离子电池隔膜的热稳定性，提高锂离子电池的安全性能，循环性能及倍率性能。
(5)结合实施例1和对比例4～5可知，实施例1中功能涂层包括无机颗粒的组合，对比例4～5功能涂层中只包括一种无机颗粒，实施例1提供的锂离子电池隔膜的150℃横纵向收缩率比对比例4～5的低，1000次循环容量保持率比对比例4～5的高；由此表明，单面涂有无机颗粒组合的功能涂层，能够利用无机颗粒组合之间的协同作用，提升锂离子电池隔膜的热稳定性，提高锂离子电池的安全性能，循环性能及倍率性能。
综上所述，本发明提供一种锂离子电池隔膜，通过在隔膜基层单侧涂覆功能涂层，利用功能涂层组分间的协同作用，使锂离子电池隔膜与正极界面的亲和性大幅改善，提升了锂离子电池的安全性能，循环性能及倍率性能，同时不会使锂离子电池能量密度造成损失。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (19)
1.一种锂离子电池隔膜，其特征在于，所述锂离子电池隔膜包括隔膜基层和单面涂覆的功能涂层，所述功能涂层包括无机物颗粒，所述无机物颗粒包括FePO4和MnO2；
所述锂离子电池隔膜涂有功能涂层的一侧面向正极。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述功能涂层的厚度为0.3～10μm。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述功能涂层的厚度为0.5～3μm。
4.根据权利要求1或2所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述无机物颗粒的粒径D50为0.1～3μm。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述无机物颗粒的粒径D50为0.1～1μm。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述功能涂层的组成包括30wt％～98wt％的无机物颗粒。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述功能涂层的组成包括1wt％～50wt％的粘结剂。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、或聚丙烯酸中的任意一种或两种的组合。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述功能涂层的组成还包括导电剂和分散助剂。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述导电剂包括导电炭黑、导电石墨、碳纳米管或石墨烯中的任意一种或两种的组合。
11.根据权利要求9所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述分散助剂包括磷酸三乙酯、聚乙二醇、月桂酸酯或聚丙烯酸铵中的任意一种或至少两种的组合。
12.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述隔膜基层的材质包括聚乙烯和/或聚丙烯。
13.一种根据权利要求1～12任一项所述的锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
按配方量混合功能涂层的原料成浆料，将浆料涂覆在隔膜基层的单侧，执行烘干，得到所述锂离子电池隔膜。
14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述浆料的固含量为80wt％～98wt％。
15.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述原料包括无机物颗粒和粘结剂。
16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，所述原料还包括导电剂和分散助剂。
17.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为60～90℃。
18.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述烘干的时间为30～60min。
19.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括根据权利要求1～12任一项所述的锂离子电池隔膜。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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