[發(fā)明專利]一種電池隔膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710129652.5
• 申請日: 2007-07-27
• 公開（公告）號: CN101355143A
• 公開（公告）日: 2009-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳濤;楊瓊;江林
• 申請（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;C08J5/22
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王鳳桐;程榮逵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種電池隔膜及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子二次電池以其高比能量、高電壓、體積小、重量輕、無記憶性等優(yōu)點(diǎn)，近十年來獲得了巨大的發(fā)展，已成為通訊類電子產(chǎn)品的主要能源之一。但是，由于在濫用條件下，鋰離子二次電池容易出現(xiàn)冒煙、著火、爆炸、甚至造成人員受傷等安全隱患，使得高容量和動力鋰離子電池還沒有廣泛應(yīng)用。因此，提高鋰離子電池安全性是研發(fā)鋰離子電池的關(guān)鍵。

電池隔膜在鋰離子電池中起到阻止正負(fù)極直接接觸短路的作用。為了提高電池的安全性，不僅要求電池隔膜能在常溫下阻止正負(fù)極直接接觸短路，同時還要求在高溫下該電池隔膜也能夠阻止正負(fù)極直接接觸短路。但現(xiàn)在常用的電池隔膜，如聚乙烯、聚丙烯很難保證高溫下的完整性，爐熱等安全測試中經(jīng)常出現(xiàn)因電池隔膜收縮造成內(nèi)部短路、引發(fā)熱失控的問題。因此，提高電池隔膜的耐高溫性能是提高鋰離子二次電池高溫安全性能的關(guān)鍵。

CN?1512607A公開了一種改進(jìn)的多孔膜，該多孔膜含有乙烯-丙烯-亞乙基降冰片烯三元共聚物，通過三者的交聯(lián)作用提高強(qiáng)度和耐熱性能。但因?yàn)槭褂昧顺叻肿恿烤垡蚁┖徒当┨岣吡顺杀荆乙彩遣捎脗鹘y(tǒng)的熱塑性材料PE/PP為主，熱收縮率相對較大。

CN?1725524A公開了一種由層疊了聚烯烴層和耐熱層的微多孔膜形成的非水電解質(zhì)電池用隔膜，耐熱層是由熔點(diǎn)為180℃以上的聚酰胺、聚酰亞胺、或聚酰胺酰亞胺形成。雖然此方法能改善隔膜的熱穩(wěn)定性，然而，由于隔膜的基材仍然是聚烯烴材料，當(dāng)溫度超過聚烯烴材料的熔點(diǎn)時(180℃)時，聚烯烴材料發(fā)生熔化，隔膜基材遭到破壞，熱膨脹系數(shù)的巨大差別將導(dǎo)致依附于聚烯烴基材的耐熱層聚合物隨之脫落，從而電池在高溫下容易發(fā)生短路。

此外，鋰離子電池的最大的隱患是應(yīng)用鈷酸鋰的鋰離子電池在過充的情況下(甚至正常充放電時)，鋰離子在負(fù)極堆積形成枝晶，容易刺穿隔膜，形成內(nèi)部短路，因此，電池隔膜需要具有良好的機(jī)械強(qiáng)度。

還有，電池隔膜上的微孔應(yīng)該具有一個適當(dāng)?shù)目讖椒秶??？讖竭^大，容易發(fā)生短路，而孔徑過小，會導(dǎo)致電池內(nèi)阻增大，影響電池放電性能。通常鋰離子二次電池的孔徑范圍要求在5-100納米。目前通常使用的在隔膜上形成微孔的方法，例如，熱致相分離法、拉伸法等，但是這些方法工藝較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中電池隔膜耐高溫性能差、機(jī)械強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，提供一種耐高溫性能好、機(jī)械強(qiáng)度高的電池隔膜。

本發(fā)明提供了一種電池隔膜，該隔膜包括基材，基材上包括通孔，其中，所述基材含有聚酰亞胺和添加劑，所述添加劑為無機(jī)晶須和/或正硅酸酯。

本發(fā)明還提供了一種電池隔膜的制備方法，其中，該方法包括將多元有機(jī)羧酸酐或其衍生物、有機(jī)二胺、成孔物質(zhì)以及添加劑與溶劑混合接觸，得到混合物，將該混合物涂布成混合物層，除去成孔物質(zhì)，然后將該混合物層進(jìn)行酰亞胺化，得到含有聚酰亞胺的隔膜，所述添加劑為無機(jī)晶須和/或正硅酸酯。

本發(fā)明制得的隔膜均具有優(yōu)良的高溫性能，在400℃下的熱收縮性均在1.1％以下，400℃下均均無破裂現(xiàn)象發(fā)生。而現(xiàn)有技術(shù)制得的隔膜高溫性能較差，在400℃下隔膜發(fā)生破裂。此外，本發(fā)明制得的隔膜的機(jī)械性能優(yōu)良，拉伸強(qiáng)度均在100兆帕以上，而現(xiàn)有技術(shù)制得的隔膜的拉伸強(qiáng)度僅為90兆帕。

另外，本發(fā)明使用的成孔物質(zhì)能有效地將隔膜的孔的平均直徑調(diào)整在10-100納米的較好的范圍內(nèi)，從而保證使用該隔膜的電池中鋰離子能夠順利通過，電池內(nèi)阻減小，且不會發(fā)生短路。

此外，相比熱致相分離法、拉伸法等現(xiàn)有的成孔方法，本發(fā)明的隔膜的成孔方法更為簡便易行。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的電池隔膜包括基材，基材上包括通孔，其中，所述基材含有聚酰亞胺和添加劑，所述添加劑為無機(jī)晶須和/或正硅酸酯。

所述聚酰亞胺為具有下述結(jié)構(gòu)式的聚酰亞胺：