[發明專利]復合膜、制備方法和電池

有效

• 申請號: 201210543821.0
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN103094515A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 曹志鋒;張勝剛
• 申請（專利權）人: 深圳中興創新材料技術有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;B32B27/08;B32B27/32;C08J9/36;C08J9/28
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 羅瑤

技術領域

本申請涉及二次電池領域，尤其涉及一種復合膜、其制備方法以及一種電池。

背景技術

近年來，筆記本電腦、手機、數碼相機和攝像機等便攜式移動設備日益普及，并且向著小型化、輕薄化的方向發展。同時，電動自行車、混合動力電動汽車和純電動汽車也發展迅速，開始大規模商業化。與之對應的是，作為這些工具的動力源，電池的容量和能量密度的要求也更高。以鋰離子電池為代表的二次電池具有比能量高、循環次數多的特點，不僅在各種便攜式移動設備方面得到廣泛應用，在電動車等中大型電動設備方面也有大規模應用。但是，鋰離子電池在短路、過充、擠壓等濫用條件下會發生起火甚至爆炸，造成財產損失和人員傷亡。鋰離子電池的安全問題一直是制約鋰離子電池更大規模應用的障礙。

作為鋰離子電池的隔離膜，以聚烯烴微孔膜為代表的隔離膜在鋰離子電池中起到隔離正/負極片和提供離子傳導通道的作用，其性能對于鋰離子電池的安全性能與電性能都有重要影響。

聚烯烴微孔膜在電池內部發生短路、過充等情況造成溫度升高時，會發生熱熔融而使其內部微孔關閉，微孔結構變成無孔結構，使電阻急劇上升，電極反應停止，起到關閉（shutdown）作用。然而，隨著便攜式設備輕薄化和大型電動汽車的普及，鋰離子電池的能量密度不斷增高，這不僅要求隔離膜具有關閉作用，而且要求隔離膜耐熱。而聚烯烴微孔膜無法滿足高容量電池對于隔離膜耐熱的安全要求。

發明內容

本申請要解決的主要技術問題是，針對上述問題提供一種較現有聚烯烴微孔膜具有更高耐熱性的復合膜，制備該復合膜的方法和包括該復合膜的電池。

為實現上述目的，本申請提供了一種復合膜，該復合膜以聚烯烴微孔膜為基膜，且在該基膜的至少一個表面上具有包含耐高溫聚合物的多孔層，該耐高溫聚合物包含如式I所示的二氮雜萘酮聯苯結構，其中，R₁、R₂、R₃、R₄可以相同或不同，分別選自氫、鹵素取代基、烷基、烷氧基、苯基及苯氧基。

進一步的，上述耐高溫聚合物為含如式Ⅱ所示重復結構的耐高溫聚合物：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄可以相同或不同，分別選自氫、鹵素取代基、烷基、烷氧基、苯基及苯氧基；

Ar選自以下A、B、C和D的至少一種：

D中R為氫、鹵素取代基、烷基、烷氧基、苯基或苯氧基。

在本申請的一種實施方式中，上述耐高溫聚合物可選自雜萘聯苯聚醚砜、雜萘聯苯聚醚酮、雜萘聯苯聚醚砜酮、雜萘聯苯聚芳腈和含均三嗪環的雜萘聯苯聚芳醚等中的一種或幾種。

進一步的，上述耐高溫聚合物的玻璃轉變溫度大于等于200℃。

進一步的，上述耐高溫聚合物的重均分子量為1×10⁴-1×10⁶。優選的，該重均分子量為1×10⁴-2×10⁵。

在本申請的一種具體實施方式中，上述復合膜中的多孔層還包含有無機粒子。

具體的，上述無機粒子可選自氧化鋁、氫氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦、氧化鎂、氫氧化鎂、氧化鋯、鈦酸鋇、氧化鈰等中的一種或幾種。

進一步的，上述多孔層中，無機粒子的重量為耐高溫聚合物重量的1%-85%。

進一步的，上述無機粒子的平均粒徑為0.1μm-2μm。

在本申請的一種具體實施方式中，上述復合膜中的多孔層厚度為1-20μm。

在本申請的一種具體實施方式中，上述復合膜中的多孔層具有大于等于50%的孔隙率。

同時，本申請還提供了上述復合膜的制備方法，該方法包括：配置含有所述耐高溫聚合物的聚合物溶液作為涂布漿料，將所述涂布漿料施加到所述基膜的至少一個表面上，再使涂布漿料從聚合物溶液發生聚合物富相和貧相的相分離，形成具有多孔層的復合膜。

在本申請的一種具體實施方式中，上述方法包括：將含有耐高溫聚合物、無機粒子、至少一種可以溶解耐高溫聚合物的良溶劑和至少一種不能溶解耐高溫聚合物的貧溶劑的涂布漿料施加到基膜的至少一個表面上，進行干燥形成具有多孔層的復合膜。