[發明專利]一種微孔復合聚合物電池隔膜的制備工藝

無效

• 申請號: 201210121357.6
• 申請日: 2012-04-23
• 公開（公告）號: CN102643450A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 傅昭;馮岸柏;馮洪亮;李偉善
• 申請（專利權）人: 深圳華粵寶電池有限公司
• 主分類號: C08J9/28
• 分類號: C08J9/28;C08J7/04;B32B27/06;B32B27/08;B32B27/30;B32B27/32;H01M2/16
• 代理公司: 深圳市博銳專利事務所 44275
• 代理人: 張明

技術領域

本發明涉及電池領域，特別涉及一種微孔復合聚合物電池隔膜及其制備工藝。

背景技術

鋰離子電池因其具有能量密度高、循環壽命長、環境友好等優點，已成為移動電源和儲能設備等應用領域的首選。鋰離子電池電解液一般采用的是傳統的液態有機電解液，使得鋰離子電池安全性問題十分嚴峻。由于固體電解質(SPE)和凝膠聚合物電解質(GPE)不再含有游離的電解液，是解決鋰離子安全性問題的一個好辦法，但是固體電解質的導電率只有1×10^-5S·cm^-1，限制了它在鋰離子電池中的發展，而凝膠聚合物電解質(GPE)的導電率能在1×10^-3S·cm^-1以上，由于凝膠聚合物電解質(GPE)同時具備了液態電解質導電率高和固體電解質的安全性能好的特點，且可以方便做出各種形狀的鋰離子電池，其應用前景相當可觀。到目前為止，研究開發GPE基體的聚合物有多種，但是聚合物電解質膜的效果仍然不太理想，存在下列問題：

(1)PVDF(聚偏氟乙烯)：機械強度好，但易結晶，不利于離子導電；

(2)PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)：雖能包容大量的電解液，但其機械性能差；

(3)PEO(聚氧化乙烯)：離子導電性差，限制了其在室溫下的應用；

(4)PAN(聚丙烯腈)：與鋰相容性差，界面鈍化嚴重。

發明內容

本發明的目的在于提供一種離子導電性好、機械性能好的微孔復合聚合物電池隔膜及其制備方法，并提供了其在聚合物鋰離子電池、鋁鋼殼電池及液態軟包電池中的應用，所制成的電池具有電容量高、倍率性能好、循環性能好的優點。

本發明的目的通過下述技術方案一實現：

一種微孔復合聚合物電池隔膜的制備工藝，所述電池隔膜由凝膠聚合物溶液涂覆在支撐體兩側并烘干后制成，所述凝膠聚合物溶液由低沸點的有機小分子造孔劑、PMMA基共聚物、PVDF-HFP和溶劑共混制成。

其中，所述PMMA基共聚物為PMMA、P(MMA-VAC)、P(MMA-AN)和P(MMA-AN-VAC)中的一種或幾種。

優選的，所述支撐體為PE膜、PP膜、PP-PE-PP三層復合膜和無紡布中的其中一種。

優選的，所述有機小分子造孔劑為正丁醇、乙醇和乙二醇的其中一種。更優選的，所述有機小分子造孔劑為正丁醇，可以更大限度的降低凝膠聚合物溶液中的聚合物的結晶度，進一步提高隔膜的吸液性和液體保持能力，從而使隔膜具備更好的離子導電性。

優選的，所述有機小分子造孔劑在凝膠聚合物溶液中的含量為3～10wt％。在該含量范圍內，有機小分子造孔劑可以更好的阻礙凝膠聚合物溶液中的聚合物鏈的規整排列和抑制結晶，降低聚合物的結晶度，并能降低聚合物的玻璃化溫度，增加聚合物鏈的活動能力，從而提高隔膜的離子導電性。

優選的，所述PMMA基共聚物由以下方法制備而得：

在惰性氣體氣氛保護下，將1～3重量份的乳化劑加入到60～67重量份的去離子水中攪拌溶解，然后加入30～37重量份的PMMA基共聚物如PMMA、P(MMA-VAC)、P(MMA-AN)或P(MMA-AN-VAC)所對應的單體，同時將溫度升高到55～65℃，反應0.5～2小時后加入0.1～0.4重量份的引發劑，所述引發劑事先溶解于另外的去離子水中，攪拌反應6～9小時后得到乳白色乳液，將所述乳白色乳液倒入2～5重量份的Al₂(SO₄)₃水溶液中攪拌破乳，然后用水清洗得到白色聚合物，將所述白色聚合物在真空及45～60℃條件下干燥。采用本發明提供的PMMA基共聚物，所制得的微孔復合聚合物電池隔膜，在離子導電性和機械性能上都有所提高。更優選的，所述惰性氣體為氮氣、氬氣或氮氣和氬氣的混合氣。

優選的，所述PMMA基共聚物與PVDF-HFP的質量比為1∶1～1∶9。低于該質量比，則所制得的微孔復合聚合物電池隔膜的離子導電性將大大下降；而高于該質量比，所值得的微孔復合聚合物電池隔膜的機械性能則大大下降。因此，在優選范圍內，所制得的微孔復合聚合物電池隔膜的離子導電性和機械性能的綜合性能更好。

優選的，所述溶劑為丙酮、N-N二甲基甲酰胺和四氫呋喃的其中一種或多種。更優選的，所述溶劑為丙酮。由于丙酮是一種低毒性的、易揮發的有機溶劑，能夠回收，因此不會對環境造成污染，且生產成本低。

優選的，所述溶劑在凝膠聚合物溶液中的含量85-95wt％。

優選的，所述烘干溫度為50～80℃。