[發(fā)明專利]一種復合電池隔膜

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310041506.2
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103117369A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設計）人: 樊孝紅;麻小挺
• 申請（專利權）人: 深圳中興創(chuàng)新材料技術有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16
• 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;彭愿潔

技術領域

本申請涉及電池隔膜領域，特別是涉及一種復合電池隔膜。

背景技術

隨著信息、材料和能源技術的進步，鋰離子電池以其高比能量、長循環(huán)壽命、無記憶效應、安全可靠以及能快速充放電等優(yōu)點而成為新型電源技術研究的熱點。鋰離子電池除廣泛用于日常熟知的手機、筆記本電腦以及其他數(shù)碼電子產品之外，還被用于電動車；并且電動車的發(fā)展也將帶動鋰離子電池的更大需求。鋰離子電池的組成包括：正極、負極、隔膜和電解液。電池隔膜是指在鋰離子電池正極與負極之間的聚合物隔膜，是鋰離子電池最關鍵部分，對電池安全性和成本有直接影響。電池隔膜的主要作用有二：一是隔離正、負極并使電池內的電子不能自由穿過；二是能夠讓電解液中的離子在正負極間自由通過。電池隔膜的離子傳導能力直接關系到鋰離子電池的整體性能，它的隔離正負極作用，使電池在過度充電或者溫度升高的情況下，能夠限制電流的升高，防止電池短路引起爆炸，具有微孔自閉作用，對電池使用者和設備起到安全保護的作用。

目前，鋰離子電池隔膜按制備工藝的不同可分為干法和濕法兩大類。濕法和干法的區(qū)別主要在于隔膜微孔成孔機理不同。干法工藝是將聚烯烴樹脂熔融、擠壓、吹制成結晶性高分子薄膜，經過結晶化處理、退火后，得到高度取向的多層結構，在高溫下進一步拉伸，將結晶界面進行剝離，形成多孔結構，可以增加薄膜的孔徑。干法按拉伸方向不同可細分為干法單向拉伸和雙向拉伸。干法單向拉伸工藝是通過硬彈性纖維的方法，制備出低結晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯隔膜，在高溫退火獲得高度結晶度的取向薄膜。這種薄膜先在低溫下進行拉伸形成銀紋等微缺陷，然后在高溫下使缺陷拉開，形成微孔。該工藝生產的隔膜具有扁長的微孔結構，由于只進行單向拉伸，隔膜的橫向強度比較差。干法雙向拉伸工藝是通過在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型改進劑，利用聚丙烯不同相態(tài)密度的差異，在拉伸過程中發(fā)生晶型轉變形成微孔。干法工藝較簡單，且無污染，是鋰離子電池隔膜制備的常用方法，但該工藝的孔徑及孔隙率較難控制，拉伸比較小，同時低溫拉伸時容易導致隔膜穿孔，產品不能做得很薄，如20μm以下的產品，因此該法無法滿足鋰離子電池隔膜越來越薄的要求。

濕法也即熱致相分離法，該法是近年來發(fā)展起來的一種制備多孔膜的方法，是將液態(tài)烴或者一些小分子物質與聚烯烴樹脂混合，加熱熔融后，形成均勻的混合物，然后降溫進行相分離，再壓制得膜片，并加熱進行雙向拉伸，用易揮發(fā)的物質洗脫殘留的溶劑，可制備出相互貫通的微孔材料。用該法制備的隔膜孔徑范圍處于相微觀界面的尺寸數(shù)量級，比較小而均勻，拉伸比范圍大，因而隔膜性能呈現(xiàn)各向同性，強度高，在正常的工藝流程不會造成穿孔，產品可以做得很薄，能夠滿足鋰離子電池隔膜越來越薄型化的趨勢要求，但生產成本高。

隔膜的安全性對于鋰離子電池來說是至關重要的，在不正常充放電過程中，電池隔膜由于溫度升高而變形，在一定的溫度，即閉孔溫度下融化而使微孔消失，就可以阻止離子通過，及時關閉電流防止電池內部溫度急劇增加，防止起火或者爆炸事故的發(fā)生。然而，閉孔后溫度將上升到一個更高的范圍，如果隔膜沒有足夠對這種溫升的耐熱性，當電池內部溫度超過閉孔溫度后，到達某一溫度，即破膜溫度后電池隔膜就會破裂，電極就會直接接觸使電池發(fā)生短路，極端情況下會使電池爆炸。基于安全性考慮，鋰離子電池對隔膜的安全性要求很高，即要求有較低的閉孔溫度，又要求有較高的破膜溫度。

目前，無論是濕法還是干法制備的電池隔膜都很難滿足上述鋰離子電池安全性的要求，特別是大型動力電池上。

發(fā)明內容

本申請的目的是提供一種新的閉孔溫度低、耐熱性好的復合電池隔膜。

為了實現(xiàn)上述目的，本申請采用了以下技術方案：

本申請公開了一種復合電池隔膜，該復合電池隔膜包括無紡布層和聚烯烴微孔膜層，聚烯烴微孔膜層與無紡布層復合固結，形成復合電池隔膜。

進一步的，聚烯烴微孔膜層由至少一層聚乙烯層、或者至少一層聚丙烯層、或者兩層聚丙烯層中間夾設一層聚乙烯層的三層膜組成；優(yōu)選的，聚烯烴微孔膜層為單層的聚乙烯層或聚丙烯層。

進一步的，聚烯烴微孔膜層的孔隙率大于35%，優(yōu)選的，孔隙率為40%~50%。

進一步的，聚烯烴微孔膜層的厚度為7μm~30μm，優(yōu)選的厚度為9μm~25μm。

本申請中，無紡布層的主要材料為聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、尼龍6和尼龍66中的至少一種。

進一步的，無紡布層的克重為6~50克/平方米，優(yōu)選為9~20克/平方米。