二次電池復(fù)合隔膜及其制備方法和二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于二次電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種二次電池復(fù)合隔膜及其制備方法和一種二次電池。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子二次電池具有開路電壓高、比容量高、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，其在數(shù)碼電子產(chǎn)品領(lǐng)域如移動電話、數(shù)碼相機(jī)和筆記本電腦等產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用，并且也逐漸被應(yīng)用到電動汽車、智能電網(wǎng)等大中型設(shè)備之中。隨著鋰離子二次電池應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，其安全性能以及循環(huán)壽命等問題愈加受到重視。
[0003]鋰離子二次電池主要由正極、負(fù)極、電解液、隔膜、外殼等部分組成。其中，隔膜和電極材料是決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵組分之一。在電池的實(shí)際應(yīng)用過程中，對于鋰離子電池性能，除了安全性和充放電速率之外，循環(huán)壽命也是一項(xiàng)非常重要的參考指標(biāo)。
[0004]對于電極材料，新一代鋰離子電池的研發(fā)著眼于通過使用高比容量的電極材料來提高電池能量密度，然而，在使用新型高比容量電極材料(如硅、金屬氧化物負(fù)極材料以及富鋰正極材料)的鋰離子電池體系中，由于電極材料在脫嵌鋰過程中體積變化較大，容易造成電極材料從集流器上脫落失效，進(jìn)而造成電池容量迅速衰退，循環(huán)壽命大大降低。目前針對這類材料的主要改性手段是圍繞材料本身進(jìn)行摻雜、復(fù)合或納米化等，如此雖然能夠改善材料性能，但是通常會大大增加材料的制備成本或降低材料振實(shí)密度，難以應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0005]對于隔膜材料，其主要作用是作為正負(fù)極間的物理絕緣屏障防止電池內(nèi)部短路，同時為電解液中離子的擴(kuò)散提供通路。適用于鋰離子電池的隔膜材料需要具備以下條件:良好的離子電導(dǎo)率和較高的離子迀移數(shù)，對電解液的化學(xué)穩(wěn)定性以及電化學(xué)穩(wěn)定性，良好的力學(xué)拉伸性能及機(jī)械強(qiáng)度，對電解液的充分浸潤能力等。
[0006]根據(jù)隔膜與電解液的共存形式，可將鋰離子電池所用隔膜分為三類:液態(tài)多孔隔膜，半液態(tài)隔膜和全固態(tài)隔膜。目前商品化鋰離子電池所用的隔膜大多數(shù)是液態(tài)多孔薄膜，電解液以液態(tài)形式存在于隔膜孔隙中，具有較高的力學(xué)性能以及化學(xué)穩(wěn)定性。針對液態(tài)多孔隔膜的改進(jìn)研宄手段主要有:通過提高隔膜孔隙率來提高隔膜保液率進(jìn)而減小電池內(nèi)部電阻，通過調(diào)控隔膜閉孔溫度來提高電池安全性，通過材料復(fù)合來提高隔膜離子電導(dǎo)率等；主要目的集中于提高電池安全性和充放電速率兩方面。
[0007]為了提高隔膜的力學(xué)性能和鋰離子傳導(dǎo)性能及吸液率，目前已有相關(guān)研宄并取得一定的成果，如目前公開了一種有機(jī)-無機(jī)復(fù)合隔膜，這種復(fù)合隔膜由無機(jī)顆粒與高分子聚合物組成，無機(jī)粒子均勻分布在高分子聚合物內(nèi)，所得復(fù)合隔膜具有較好的力學(xué)性能和鋰離子傳導(dǎo)性能。目前公開了另一種纖維素纖維基材的鋰離子電池隔膜，這種隔膜由耐高溫的纖維素作為基材，再涂覆無機(jī)涂層構(gòu)成，具有較好的吸液率和保液能力以及優(yōu)異的耐高溫性能。
[0008]由于電極材料的脫落是造成現(xiàn)有二次電池體系循環(huán)穩(wěn)定性降低的主要原因之一，而現(xiàn)有技術(shù)報道的復(fù)合隔膜均使用絕緣材料作為復(fù)合層材料，雖然能提高隔膜自身的強(qiáng)度、吸液率等性能，但是無法起到攔截脫落的電極材料并使其繼續(xù)實(shí)現(xiàn)充放電的作用，因此其無法提高電池循環(huán)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種二次電池復(fù)合隔膜及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有二次電池隔膜不能攔截脫落的電極材料并使其繼續(xù)實(shí)現(xiàn)充放電，無法提高電池循環(huán)性能的技術(shù)問題。
[0010]本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有良好循環(huán)性能的二次電池。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案如下:
[0012]一種二次電池復(fù)合隔膜，其包括電絕緣基質(zhì)層和結(jié)合在所述電絕緣基質(zhì)層表面的導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層包含有導(dǎo)電材料，且所述導(dǎo)電層的厚度為5-50 μ mo
[0013]以及，一種二次電池復(fù)合隔膜的制備方法，包括如下步驟:
[0014]將導(dǎo)電材料與表面活性劑分散至液態(tài)溶劑中配制成導(dǎo)電材料分散液，或?qū)?dǎo)電材料與粘結(jié)劑加入溶劑中配制導(dǎo)電材料漿料；
[0015]將所述導(dǎo)電材料分散液在電絕緣基質(zhì)表面上形成導(dǎo)電層，形成第一復(fù)合隔膜；或?qū)⑺鰧?dǎo)電材料漿料在電絕緣基質(zhì)表面上形成導(dǎo)電層，形成第二復(fù)合隔膜；其中，所述第一復(fù)合隔膜或所述第二復(fù)合隔膜的所述導(dǎo)電層的厚度為5-50 μπι;
[0016]將所述第一復(fù)合隔膜經(jīng)洗滌后或?qū)⑺龅诙?fù)合隔膜進(jìn)行干燥定型，形成第三復(fù)合隔膜；
[0017]將所述第三復(fù)合隔膜施壓進(jìn)行壓實(shí)處理。
[0018]以及，一種二次電池，其包括正電極、負(fù)電極和設(shè)置在正電極與負(fù)電極之間的隔膜，所述隔膜為上述的二次電池復(fù)合隔膜或由上述二次電池復(fù)合隔膜的制備方法制備獲得的二次電池復(fù)合隔膜。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明二次電池復(fù)合隔膜通過將導(dǎo)電材料采用層結(jié)構(gòu)的方式結(jié)合在電絕緣基質(zhì)層表面，這樣導(dǎo)電層就緊密貼合在電絕緣基質(zhì)層表面，一方面保留了電絕緣基質(zhì)較好的孔隙率，允許電解液的浸潤和離子的擴(kuò)散。另一方面，導(dǎo)電層為緊密堆疊的三維導(dǎo)電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠攔截從集流器上脫落電極材料，并將其吸附在導(dǎo)電材料表面；由于導(dǎo)電層自身導(dǎo)電性良好、能夠與集流器進(jìn)行電流傳輸，這就使得導(dǎo)電層起到與集流器類似的作用，從而讓吸附在導(dǎo)電材料上的電極材料能夠繼續(xù)進(jìn)行充放電，有效防止電池因?yàn)殡姌O材料脫落而產(chǎn)生快速容量衰退，提高電池循環(huán)壽命。另外，電絕緣基質(zhì)層滿足普通電池隔膜所應(yīng)具備的條件，充當(dāng)絕緣層、滲浸電解液、提供離子擴(kuò)散通路等，同時也充當(dāng)導(dǎo)電層的支撐基底，提供復(fù)合隔膜所需的機(jī)械強(qiáng)度。
[0020]上述二次電池復(fù)合隔膜的制備方法能將通過對導(dǎo)電層的控制，使得導(dǎo)電層有效結(jié)合在電絕緣基質(zhì)層表面上，緊密堆疊的三維導(dǎo)電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，保證二次電池復(fù)合隔膜的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，從而有效實(shí)現(xiàn)攔截從集流器上脫落的電極材料。與此同時，保留了電絕緣基質(zhì)較好的孔隙率，允許電解液的浸潤和離子的擴(kuò)散。另外，該方法條件易控制，制備的二次電池復(fù)合隔膜的性能穩(wěn)定，而且其工藝簡單，生產(chǎn)效率高，能夠工業(yè)化生產(chǎn)，有效降低了生產(chǎn)成本。
[0021]上述二次電池由于采用上述二次電池復(fù)合隔膜，因此，該二次電池具有優(yōu)異的循環(huán)壽命。
【附圖說明】
[0022]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
[0023]圖1為本發(fā)明實(shí)施例二次電池復(fù)合隔膜的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明實(shí)施例二次電池復(fù)合隔膜制備方法流程圖；
[0025]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1提供含有本發(fā)明實(shí)施例二次電池復(fù)合隔膜的扣式電池結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為含有本發(fā)明實(shí)施例1提供二次電池復(fù)合隔膜的扣式電池與普通扣式電池容量保持率曲線圖；其中，圖4a)為對比實(shí)施例中普通扣式電池容量保持率曲線圖；圖4b)為含有本發(fā)明實(shí)施例1提供二次電池復(fù)合隔膜的扣式電池的容量保持率曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0028]本發(fā)明實(shí)例提供了一種有效實(shí)現(xiàn)攔截從集流器上脫落的電極材料的二次電池復(fù)合隔膜，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。該二次電池復(fù)合隔膜包括電絕緣基質(zhì)層I和結(jié)合在電絕緣基質(zhì)層I表面的導(dǎo)電層2。
[0029]其中，該導(dǎo)電層2采用層結(jié)構(gòu)的方式結(jié)合在電絕緣基質(zhì)層I表面，這樣導(dǎo)電層2就緊密貼合在電絕緣基質(zhì)層表面，一方面保留了電絕緣基質(zhì)較好的