本發(fā)明涉及鋰離子電池隔膜，尤其涉及一種鋰離子電池用涂覆隔膜、制備方法及鋰離子電池。
背景技術(shù)：
1、鋰離子電池因其能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、倍率性能優(yōu)異、自放電率低等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于新能源汽車、電化學(xué)儲(chǔ)能和電子數(shù)碼產(chǎn)品等領(lǐng)域。隨著新能源汽車的快速發(fā)展，對(duì)電池的能量密度和安全性能提出了更高的要求。
2、在鋰離子電池中，隔膜是關(guān)鍵組成部分，其主要功能是隔離正負(fù)極以防止短路，同時(shí)允許鋰離子在電解液中自由遷移，從而實(shí)現(xiàn)電池的正常充放電。理想的隔膜應(yīng)僅允許鋰離子在正負(fù)極之間遷移。然而，目前廣泛使用的聚乙烯、聚丙烯隔膜及其改性或涂覆產(chǎn)品，尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)針對(duì)鋰離子的單一選擇性傳導(dǎo)。隨著電池的運(yùn)行，正極材料中的鎳離子?(ni2?)和錳離子?(mn2?)?等金屬離子會(huì)穿過(guò)隔膜，導(dǎo)致電池容量逐漸衰減。因此，傳統(tǒng)鋰離子電池在使用2～3年或經(jīng)過(guò)多次循環(huán)后，性能會(huì)顯著下降。盡管現(xiàn)有改性或涂覆隔膜在耐熱性和機(jī)械性能方面有所提升，但仍然無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰離子的選擇性透過(guò)。
3、因此，開(kāi)發(fā)一種能夠僅傳導(dǎo)鋰離子而阻止鎳、錳等金屬離子遷移的隔膜，對(duì)于提升鋰離子電池性能和延長(zhǎng)其使用壽命具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種鋰離子電池用涂覆隔膜、制備方法及應(yīng)用，具體
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
如下：
2、第一方面，本發(fā)明提供一種鋰離子電池用涂覆隔膜，所述涂覆隔膜由多孔聚烯烴中間層，以及位于所述多孔聚烯烴中間層兩側(cè)的第一皮層和第二皮層共同構(gòu)成；所述第一皮層的組成包括納米纖維和納米陶瓷顆粒；
3、所述第二皮層的組成包括本征微孔聚合物pim或或改性的本征微孔聚合物pim。
4、可選地，所述本征微孔聚合物pim選自pim-1或pim-2；所述改性的本征微孔聚合物pim選自pim-pi、pim-ca、pim-en、pim-ea-tb、pim-trip-tb和pim-tot中的一種或多種，結(jié)構(gòu)式如下：
5、、、、、、、、；
6、結(jié)構(gòu)式中，n的取值滿足使所述本征微孔聚合物pim或改性的本征微孔聚合物pim的分子量在5萬(wàn)～10萬(wàn)。
7、可選地，所述納米纖維選自凱夫拉芳綸納米纖維、細(xì)菌纖維素、納米纖維素和棉花納米纖維中的一種或多種，所述納米陶瓷顆粒選自氧化鋁、勃姆石、鈦酸鋇、氧化鎂、氧化硅、氫氧化鎂中的一種或者多種。
8、可選地，所述第一皮層的厚度t2為1?μm～2?μm；
9、所述多孔聚烯烴中間層的厚度t3為5～15?μm；
10、所述第二皮層的厚度t1為0.5～1.5?μm。
11、可選地，所述第一皮層的厚度t2、所述多孔聚烯烴中間層的厚度t3與所述第二皮層的厚度t1之間滿足（t3）0.25≤t1+t2≤t3/2。
12、可選地，所述納米纖維的平均長(zhǎng)度l為10～30?μm，直徑d0為30～50?nm。
13、可選地，所述納米陶瓷顆粒的粒徑包括第一粒徑納米陶瓷顆粒d1、第二粒徑納米陶瓷顆粒d2和第三粒徑納米陶瓷顆粒d3，所述第一粒徑納米陶瓷顆粒d1的粒徑范圍為100～300nm，質(zhì)量占比為5%～10%；
14、所述第二粒徑納米陶瓷顆粒d2的粒徑范圍為500～700nm，質(zhì)量占比為85-90?%，
15、所述第三粒徑納米陶瓷顆粒d3的粒徑范圍為900～1000nm，質(zhì)量占比為1%～6%。
16、可選地，所述第一粒徑納米陶瓷顆粒d1、所述第二粒徑納米陶瓷顆粒d2和所述第三粒徑納米陶瓷顆粒d3的質(zhì)量占比關(guān)系滿足以下公式：(d2)0.5≤d1+d3≤(d2)0.61，且d3≤d1。
17、可選地，所述多孔聚烯烴中間層的組成選自聚乙烯和/或聚丙烯，孔隙率為40%～50%。
18、可選地，所述涂覆隔膜的水分含量為500～560?ppm；和/或
19、所述涂覆隔膜的電解液浸潤(rùn)面積為84.3～93.2?mm2；和/或
20、所述涂覆隔膜的面密度為8.59～8.92?g/m2。
21、可選地，所述涂覆隔膜對(duì)鎳離子的擴(kuò)散系數(shù)為3.21×10-9～?4.65×10-9cm2/s；和/或
22、所述涂覆隔膜對(duì)錳離子的擴(kuò)散系數(shù)為5.75×10-10～?6.88×10-10cm2/s。
23、第二方面，本發(fā)明提供一種上述第一方面所述鋰離子電池用涂覆隔膜的制備方法，所述制備方法包括：
24、將納米纖維、納米陶瓷顆粒、分散劑和粘結(jié)劑混合均勻，形成第一漿料；將本征微孔聚合物和/或改性的本征微孔聚合物溶解到有機(jī)溶劑中，形成第二漿料；
25、將所述第一漿料涂覆在多孔聚烯烴中間層的一面，烘干后在所述多孔聚烯烴中間層的一面形成第一皮層；
26、繼續(xù)將所述第二漿料涂覆在所述多孔聚烯烴中間層的另一面，烘干后在所述多孔聚烯烴中間層的另一面形成第二皮層，并完成所述涂覆隔膜的制備。
27、可選地，所述第一漿料中，所述納米纖維的質(zhì)量占比為3.8%～10%；所述納米陶瓷顆粒的質(zhì)量占比為75.9%～86.6%；所述分散劑的質(zhì)量占比為5.9～11.7?%；所述粘結(jié)劑的質(zhì)量占比為2%～6%。
28、可選地，所述分散劑選自丙烯酸鈉和/或聚丙烯酸銨。
29、可選地，所述粘結(jié)劑選自丙烯酰胺類單體。
30、可選地，所述丙烯酰胺類單體選自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、n,n-二甲基丙烯酰胺、n-羥甲基丙烯酰胺、n,n-亞甲基雙丙烯酰胺、n-(2-羥基乙基)丙烯酰胺、n-(2-羥基丙基)丙烯酰胺以及丙烯酸酯類單體：丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-2-羥基丙酯、丙烯酸-3-羥基丙酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、甲基丙烯酸-2-羥基丙酯和甲基丙烯酸-3-羥基丙酯中任意兩種的組合，質(zhì)量比為1.5～9。
31、可選地，所述第二漿料中，所述本征微孔聚合物pim或改性的本征微孔聚合物pim的質(zhì)量占比為20%～30%。
32、可選地，所述第二漿料中，所述有機(jī)溶劑選自n-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺和氯仿中的一種或多種。
33、第三方面，本發(fā)明提供一種鋰離子電池，所述鋰離子電池包含上述第一方面所述涂覆隔膜。
34、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
35、本發(fā)明提供一種鋰離子電池用涂覆隔膜，所述涂覆隔膜由多孔聚烯烴中間層，以及位于所述多孔聚烯烴中間層兩側(cè)的第一皮層和第二皮層共同構(gòu)成；所述第一皮層的組成包括納米纖維和納米陶瓷顆粒；所述第二皮層的組成包括本征微孔聚合物pim或改性的本征微孔聚合物pim組成；本發(fā)明通過(guò)在多孔聚烯烴中間層的上下兩表面分別設(shè)置第一皮層和第二皮層，形成三明治結(jié)構(gòu)，獲得的涂覆隔膜的水分含量為500～560?ppm；涂覆隔膜的電解液浸潤(rùn)面積為84.3～93.2?mm2；涂覆隔膜的面密度為8.59～8.92?g/m2；涂覆隔膜對(duì)鎳離子的擴(kuò)散系數(shù)為3.21×10-9～?4.65×10-9cm2/s，對(duì)錳離子的擴(kuò)散系數(shù)為5.75×10-10～6.88×10-10cm2/s；并且，涂覆隔膜在150℃保溫1小時(shí)的條件下熱收縮率為1.8%～4.3%；在提升隔膜的機(jī)械性能以及耐熱性的同時(shí)，大幅度降低了隔膜對(duì)鎳和錳離子的滲透性，有效避免了現(xiàn)有鋰離子電池正極材料中的鎳和錳等金屬離子在電池運(yùn)行時(shí)溶出后污染電池的負(fù)極，可有效延長(zhǎng)電池壽命。