[發明專利]一種鋰離子電池復合隔膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201310377302.6
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN104143615A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 楊書廷;尹艷紅;朱學海;荊正軍;毛新欣;曹朝霞;岳紅云;董紅玉;武大鵬
• 申請（專利權）人: 河南師范大學;新鄉市中科科技有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;C08J5/18;C08J7/04;C08L23/00;C09D151/00;C09D7/12;C08F259/08;C08F220/18;C08F220/14
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 牛愛周

技術領域

本發明具體涉及一種鋰離子電池復合隔膜，以及該復合隔膜的制備方法，屬于鋰離子電池技術領域。

背景技術

鋰離子電池由于具有電壓高、比能量高、循環壽命長且不污染環境的優點，因此其近年來得到了廣泛的研究和應用，并已經成為各類電子產品的主力電源。鋰離子二次電池一般由正負極、隔膜、電解質和外殼組成。隔膜是電池中重要的組成部分，其具有獨特的不導電而允許離子通過的特性。隔膜在鋰離子電池中的作用是將正負極隔離開來，防止發生短路，同時保證鋰離子能夠自由的通過，從而使電池產生電流。

隨著新能源產業的發展，尤其是電動汽車的快速發展，動力型鋰離子電池也得到了快速發展與應用。與普通鋰離子電池相比，動力型鋰離子電池有著容量大、充放電電流大、安全性能要求高等特點。由于鋰離子電池的高能量密度以及采用了有機易燃的電解液體系，當發生誤用或濫用時，在一定條件下會引起自燃甚至爆炸等不安全事故，因此，鋰離子電池的安全性研究備受關注。目前廣泛用于鋰離子電池隔膜制造的主要為聚烯烴，與其他材料相比，聚烯烴薄膜雖然有著較好的力學性能和化學穩定性，但其自身的熱穩定性有限，同時也是易燃物質，鋰離子電池在使用的過程中，由于隔膜的缺陷出現短路或析出的金屬鋰會與電解液反應都會生成大量的熱，致使整個隔膜將在熔化溫度熔融并因此而發生大面積短路，以致常常因起火甚至爆炸而摧毀電池。因此，需要對現有的聚烯烴隔膜進行改性。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋰離子電池復合隔膜。

同時，本發明還提供一種鋰離子電池復合隔膜的制備方法。

為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是：

一種鋰離子電池復合隔膜，包括聚烯烴隔膜和涂覆在聚烯烴隔膜至少一個表面上的含氟高分子聚合物涂層。

所述復合隔膜的厚度為14～80μm，其中，聚烯烴隔膜的厚度優選6～60μm，含氟高分子聚合物涂層的厚度優選2～10μm。

所述的聚烯烴隔膜為聚丙烯隔膜、聚乙烯隔膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯隔膜或聚丙烯/聚丙烯隔膜等鋰離子電池領域常規采用的隔膜材料。

所述的含氟高分子聚合物涂層主要由以下體積份的組分組成：固含量為10～40%的聚丙烯酸酯包覆含氟乳液100份、復合表面活性劑0.1～5份、復合硅酮消泡劑0.001～0.1份、乳液懸浮穩定劑0.001～0.1份、聚醚硅油流平劑0.001～0.1份。

所述的聚丙烯酸酯包覆含氟乳液為在含氟乳液粒子上包覆丙烯酸酯類聚合物形成的乳液。

所述的復合表面活性劑由聚氧乙烯型非離子表面活性劑和多元醇按照體積比為2:1～10:1組成。聚氧乙烯型非離子表面活性劑為包含多個聚氧乙烯基團的壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚等；多元醇為乙二醇，失水山梨醇等。

所述的復合硅酮消泡劑為聚二甲基硅氧烷和聚乙烯的共聚物，制備方法參見《聚乙烯-聚二甲基硅氧烷兩嵌段共聚物的合成及表征》（應用化學，1987.5）。

所述的乳液懸浮穩定劑為鄰苯二甲酸烷基酰胺或鄰苯二甲酰牛脂酰胺。

所述的聚醚硅油流平劑為氨基聚醚二甲基硅氧烷。

所述的聚丙烯酸酯包覆含氟乳液可以采用常規方法制備；具體的，所述的聚丙烯酸酯包覆含氟乳液由以下重量份的組分聚合制備：含氟乳液100份、制備聚丙烯酸酯所用的單體1～60份、乳化劑0.05～2份、引發劑A0.001～0.1份。其制備方法為：在含氟乳液中加入20～60%的單體浸泡溶脹，升溫至75～85℃，再加入引發劑A、乳化劑和剩余單體，保溫反應1～1.5小時即得聚丙烯酸酯包覆含氟乳液。

所述的制備聚丙烯酸酯所用的單體由軟單體、硬單體和功能性單體組成，其中軟單體為丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸異辛酯，硬單體為丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、醋酸乙烯酯，功能性單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、衣康酸，軟單體、硬單體和功能性單體的質量比為2:2:1～10:10:1。

所述的乳化劑為非離子型的壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚。

所述的引發劑A為過硫酸銨。

所述的含氟乳液可以采用市售商品，如聚四氟乙烯PTFE分散性乳液，或采用常規方法制備；具體的，所述的含氟乳液由以下重量份的組分聚合制備：含氟單體100份、復合乳化劑0.05～2份、引發劑B0.001～0.1份、水200份。其制備方法為：將含氟單體、復合乳化劑、引發劑B和水混勻，在45～55℃下聚合反應2.5～3.5小時即得含氟乳液。