[發明專利]一種具有高溫自增強機制的微孔聚合物隔膜的制備方法

有效

• 申請號: 201310021036.3
• 申請日: 2013-01-21
• 公開（公告）號: CN103113607A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 王兵杰;丁交通;杜月娟;孫佳茜;趙建敏;邱倩;姚利平;顧群;郅立鵬;陳繼朝
• 申請（專利權）人: 青島中科華聯新材料有限公司
• 主分類號: C08J7/06
• 分類號: C08J7/06;C08J7/16;C08L23/06;C08L23/12;C08L23/20;C08L23/08;C08L23/14;H01M2/16
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

隨著信息、材料和能源技術的進步，二次鋰電池技術及其相關材料也得到迅速的發展。在二次電池中，微孔聚合物隔膜是鋰電池的主要材料之一，其作用是將電池內部的陽極和陰極隔開以免短路，并且也要使離子能順暢地通過隔離膜在兩極之間遷移，形成電流，還要在電池工作出現異常情況時關閉離子通道，切斷電流以確保電池安全。

電池隔離膜又稱為電池隔膜，其主要性能包括厚度、空隙率、孔徑、孔徑分布、強度、閉孔溫度與膜破溫度等。電池隔離膜的強度主要用拉伸強度和刺穿強度表征?：拉伸強度表征了電池隔離膜在較大的外部應力作用下，隔離膜本身能保證不破膜，保持隔離膜的完整性時能承受的最大拉伸力?；由于正負極材料間僅用隔離膜隔開，而正負極材料又是不平整的，因此不平整的電極材料又會刺穿電池隔離膜，刺穿強度表征電池隔離膜耐刺穿的性能。

電池隔離膜的一個作用是使離子能順暢地通過隔離膜在兩極之間遷移，形成電流。但是為了防止電池過熱產生例如爆炸等危險，要求該隔離膜中的微孔在溫度上升至一定的程度后發生熔融閉合，以隔絕離子通過。因此，本領域將電池隔離膜的微孔發生熔融閉合以隔絕離子通過的溫度稱為閉孔溫度。電池隔離膜的膜破溫度是指當達到所述閉孔溫度后，隔離膜的溫度繼續上升直至發生隔離膜熔斷破裂，本領域將隔離膜發生熔融斷裂的溫度稱為膜破溫度。當電池隔膜溫度到達閉孔溫度時微孔閉塞阻斷電流通過，但熱慣性會使溫度進一步上升，有可能達到熔融破裂溫度而造成隔膜破裂。因此，提高電池隔膜在高溫條件下的力學性能可以大大提高電池隔膜的安全性。

如果在微孔聚合物隔膜內部空隙表面與外表面吸附一層小分子單體，這類小分子單體在常溫下性質穩定，保留了原有微孔聚合物隔膜的三維孔隙結構，但當電池發生短路導致電池本身升溫時，這類小分子單體可以快速發生聚合，在微孔聚合物隔膜的外表面與內部形成三維網絡薄膜結構，提高微孔聚合物隔膜高溫下的力學性能，進而提升現有微孔聚合物電池隔膜的膜破溫度。??

技術背景

本發明屬于高能電池領域，涉及一種具有高溫自增強機制的微孔聚合物隔膜的制備方法。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種具有高溫自增強機制的微孔聚合物隔膜的制備方法。

步驟(1).選定一種微孔聚合物隔膜作為底膜；

所述的微孔聚合物隔膜的孔隙率為35～85﹪，厚度為6～40μm；該微孔聚合物隔膜是通過溶致相分離法、熱致相分離法或熔融拉伸法制得，或是通過高填充有機/無機微粒薄膜形成，其制備方法為成熟的現有技術；?

所述的微孔聚合物隔膜的材質為單一組分均聚物、多元共聚物或多組分共混物；

所述的單一組分均聚物為聚乙烯、聚丙烯或聚4-甲基-1-戊烯；

所述的多元共聚物為乙烯-α-烯烴共聚物、丙烯-α-烯烴共聚物或4-甲基-1-戊烯-α-烯烴共聚物；

所述的多組分共混物為聚乙烯、聚丙烯、聚4-甲基-1-戊烯、乙烯-α-烯烴共聚物、丙烯-α-烯烴共聚物、4-甲基-1-戊烯-α-烯烴共聚物中多種物質的共混物；

所述的α-烯烴為1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯的一種或多種；

步驟(2).將催化劑、引發劑和小分子單體加入溶劑中混合均勻，得到小分子單體溶液；每升溶劑加入10～100g小分子單體、0.04～0.5g催化劑和0.04～0.5g引發劑；

所述的小分子單體為內酰胺或環形對苯二甲酸丁二醇酯CBT；

所述的溶劑為二氧六環溶劑、二氯甲烷溶劑、四氫呋喃溶劑或氯仿溶劑；

如小分子單體為內酰胺，所用的催化劑是陰離子開環聚合的催化劑；所用的引發劑為異氰酸鹽或酰化內酰胺。

如小分子單體為環形對苯二甲酸丁二醇酯CBT，所用的催化劑是錫類或鈦類催化劑，其中錫類催化劑為二羥基丁基氯化錫、錫氧烷、三(2-乙基-1-己酸)丁基錫、1，1，6，6-四丁基-1，6-二錫-2，5，7，10-四氧-環癸烷的一種或多種，鈦類催化劑為鈦酸四乙酯、鈦酸丙酯、四(2-乙基己醇)鈦、辛烯二乙醇鈦酸鹽、乙酰丙酮鈦復合物的一種或多種；如小分子單體為環形對苯二甲酸丁二酯CBT時不加引發劑；

步驟(3).將步驟(2)制備的小分子單體溶液涂覆在步驟(1)選定的微孔聚合物隔膜的兩個表面，得到改性微孔聚合物隔膜，涂層厚度為0.1～1μm；涂覆采用浸涂或噴淋方法；

步驟(4).將步驟(3)得到的改性微孔聚合物隔膜取出在常溫下干燥4～24h，小分子單體溶液在微孔聚合物隔膜內部孔隙表面及外部表面形成均一的涂層，得到具有高溫自增強機制的微孔聚合物隔膜。