[發明專利]一種復合電池隔膜及其制備方法

無效

• 申請號: 201210538650.2
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103094517A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 麻小挺;曹志鋒
• 申請（專利權）人: 深圳中興創新材料技術有限公司
• 主分類號: H01M2/18
• 分類號: H01M2/18;B32B27/30;B32B37/15
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 彭家恩

技術領域

本申請涉及電池隔膜領域，特別是涉及一種適合用于高性能動力電池的復合電池隔膜、該復合電池隔膜在高性能動力電池中的應用以及復合電池隔膜的制備方法。

背景技術

電池的安全性一直是電池產業界的重大問題，特別是動力電池的安全問題極大地限制了其商業化應用。

已經商品化使用的聚合物微孔電池隔膜包括聚乙烯（PE）、高密度聚乙烯（HDPE）或聚丙烯（PP）隔膜，以celgard公司生產的干法隔膜，或日本東燃、旭化成生產的濕法隔膜為代表。業界很早即已經認識到這種隔膜在電池中使用的安全性能低。因此，后來又發展出PP/PE/PP三層復合隔膜（美國專利US5691077），當溫度上升到130℃左右時，中間PE層熔化并關閉PP層的孔隙，因而具有自關閉功，從而提高了電池的安全性能。但是三層隔膜的熱穩定性還是有限，只有約160℃的使用上限溫度。在電池熱失控的情形下，即使實現了130℃左右的關閉功能，電池內部溫度還將繼續上沖，并很有可能超過160℃，因此，三層的復合隔膜仍然存在很大的安全隱患。

此外，現有技術中，還有在多孔基質上涂布耐溫無機粒子的安全隔膜，即在多孔基膜上涂布多孔無機層，較有代表性的包括日本松下公司于中國專利CN101069302中公布的耐溫隔膜，以及德國德古薩公司于中國專利CN1679183中公布的高能電池隔膜。以上安全隔膜或與之近似的安全隔膜，雖然實質上提高了隔膜的耐溫性能，但并沒有實際上提高隔膜的安全性能，因為這種隔膜沒有高溫下的自關閉機制，雖然隔膜本身不發生熔斷，但電池溫度持續上升，最終還是會發生安全事故。這種涂層隔膜的另一個問題是制造和使用過程的“掉粉”問題，涂布耐溫無機粒子的隔膜，為了保證涂層的耐溫性能，一般只添加少量的粘合劑，并且由于還必須確保無機粒子涂層的多孔性，涂層中粒子的粘合力比較弱，從而導致隔膜“掉粉”，造成隔膜損壞，并妨礙電池制造。

目前，能夠較好的解決隔膜耐高溫性能的是德古薩公司制備的安全隔膜，該安全隔膜主要是，分別制備基膜與關閉層薄膜，然后再將兩者層疊復合在一起。首先，由于現有技術的限制，該安全隔膜的厚度較大，大于50μm，影響隔膜的使用性能；其次，該安全隔膜的制備工藝復雜，在層疊復合的過程中，難免出現破損或褶皺，影響安全隔膜的質量。

發明內容

本申請的目的是提供一種新的復合電池隔膜、該復合電池隔膜的制備方法，以及該復合電池隔膜在高性能動力電池中的應用。

為了實現上述目的，本申請采用了以下技術方案：

本申請的一方面公開了一種復合電池隔膜，包括多孔基膜、復合于多孔基膜的至少一個表面的多孔無機層，以及復合于多孔無機層表面的多孔關閉層，多孔無機層夾設于多孔關閉層和多孔基膜之間。

本申請中，多孔關閉層以低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、費托蠟、蜂蠟或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的一種或幾種為主要原料；優選的多孔關閉層以聚乙烯蠟和/或氧化聚乙烯蠟為主要原料。

進一步的，復合電池隔膜中各層的厚度比為，多孔基膜：多孔無機層：多孔關閉層=100-150：10-60：10-60；優選的，多孔基膜：多孔無機層：多孔關閉層=100-150：20-40：20-40。

本申請的復合電池隔膜的厚度為15-40μm。

本申請的多孔無機層中含有無機粒子和粘合劑；無機粒子的平均粒徑為0.1-10μm，無機粒子與粘合劑的質量比為0.1：1.0至1.0：0.1之間；無機粒子選自鋁、硅、鎂和鋯的氧化物顆粒或氫化物顆粒中的至少一種；粘合劑選自聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酸乙酯、乙酸丙酸纖維素、聚乙烯-乙酸乙酯共聚物和聚酰亞胺中的至少一種。其中，聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物亦即聚偏氟乙烯共六氟丙烯，聚乙烯-乙酸乙酯共聚物亦即聚乙烯－共－乙酸乙酯

進一步的，多孔基膜以聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯共六氟丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亞胺中的一種或幾種為主要原料；多孔基膜的孔徑為0.1μm-100μm，孔隙率為35%-70%，厚度為9-30μm。

本申請的另一面還公開了本申請的復合電池隔膜在高性能動力電池中的應用。