[發(fā)明專利]一種鋰離子電池隔膜及其制備方法

有效

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• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN104022250A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發(fā)明（設計）人: 周僑發(fā)
• 申請（專利權）人: 佛山市盈博萊科技有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16
• 代理公司: 廣州致信偉盛知識產(chǎn)權代理有限公司 44253
• 代理人: 伍嘉陵

技術領域

本發(fā)明涉及一種高分子材料塑料薄膜，特別涉及一種鋰離子電池隔膜及其制備方法。

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背景技術

鋰離子電池隔膜的閉孔溫度和破膜溫度對電池的安全性有重要的影響，一般來說，閉孔溫度低可防止電池內部熱失控進一步加劇，破膜溫度高可防止隔膜在高溫下融化或破裂而造成大面積短路。因此破膜溫度和閉孔溫度的差值是衡量電池的安全性重要指標，在不影響其他性能的前提下，差值越大電池的安全性就越高。鋰離子電池隔膜的閉孔溫度和破膜溫度取決于選用的制膜原材料，以聚烯烴隔膜為例，濕法PE隔膜的閉孔溫度一般在120℃~130℃，破膜溫度一般在140~150℃；干法PP隔膜的閉孔溫度一般在150~160℃，破膜溫度一般在170~180℃?。兩種材料的破膜溫度和閉孔溫度差值為10~30℃，對電池的安全性存在巨大的隱患并限制其使用。目前美國Celgard公司的PP/PE/PP三層膜雖然在135℃具有閉孔作用同時保持PP隔膜的破膜溫度，但隔膜的高溫熱收縮受到PE層的影響很大，150℃/30min的熱收縮率約35~40%；另外也有人提出在濕法PE隔膜上涂覆一層氧化鋁涂層，雖然可以提高135℃的熱收縮，但到140℃隔膜依然會融化，而且閉孔溫度也會提高。

發(fā)明內容

為了解決現(xiàn)有鋰離子電池隔膜閉孔溫度高、破膜溫度低、高溫熱收縮率大和吸液率低等不理想的技術問題，本發(fā)明的首要目的在于提供一種閉孔溫度低、破膜溫度高、高溫熱收縮率小以及吸液率高等性能更為優(yōu)良的鋰離子電池隔膜。

本發(fā)明的另一目的是提供上述鋰離子電池隔膜的制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種鋰離子電池隔膜，包括隔膜基材，在隔膜基材表面上涂布有聚烯烴涂層，所述聚烯烴涂層的涂布厚度為1~4um。

更進一步地，在所述隔膜基材同一表面或者另一表面同時涂布有納米陶瓷材料涂層，所述納米陶瓷材料涂層的涂布厚度為2~6um。

優(yōu)選地，所述聚烯烴涂層的聚烯烴選自乙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯的一種或幾種；所述乙烯共聚物優(yōu)選為乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物的一種或幾種，所述聚乙烯優(yōu)選為交聯(lián)聚乙烯、超高分子量聚乙烯、氧化聚乙烯、高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯的一種或幾種，所述聚丙烯選自無規(guī)共聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、均聚聚丙烯的一種或幾種。

優(yōu)選地，所述納米陶瓷材料涂層的納米陶瓷材料選自氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦的一種或幾種。

優(yōu)選地，所述隔膜基材選自聚烯烴隔膜。

其中，所述聚烯烴涂層的聚烯烴能起到閉孔作用的溫度為95~140℃。

所述納米陶瓷材料涂層的納米陶瓷材料能將破膜溫度提高至200~253℃。

涂布上述兩個涂層后的隔膜對比于空白基材的透氣度增加數(shù)值控制在100s/100ml以內。

上述鋰離子電池隔膜的制備方法，包括如下步驟：

a）將聚烯烴配制成聚烯烴涂料，該涂料的重量百分配比為：20~30%的聚烯烴、2~4%的丙烯酸樹脂、0.1~0.5%的有機硅油、0.1~0.2%的聚氧乙烯基醚、0.03~0.05%的羥丙基纖維素鈉和余量的去離子水；同時將納米陶瓷材料配制成納米陶瓷材料涂料，該涂料的重量百分配比為：38~42%的納米陶瓷材料、0.9~1.0%的丁苯乳液、0.4~0.8%的丙烯酸樹脂、0.25~0.35%的環(huán)氧樹脂，0.1~0.15%的聚醚改性聚有機硅氧烷、0.1~0.15%的六偏磷酸鈉、0.1~0.13%的羧甲基纖維素鈉和余量的去離子水；

b）將步驟a）得到的聚烯烴涂料、納米陶瓷材料涂料利用微凹版涂布機同時涂布在隔膜基材單面或者分別涂布在隔膜基材雙面；

c）利用輥式烘干裝置將涂布好的隔膜進行烘干，烘干溫度為40~70℃，傳動輥速度為5~30米/分鐘，即得到上述的鋰離子電池隔膜。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下有益效果：

1）本發(fā)明的鋰離子電池隔膜由于在隔膜基材上涂布有聚烯烴涂層，能起到降低閉孔溫度的作用，從而可以防止熱失控加劇，當鋰離子電池內部的溫度達到閉孔溫度能在第一時間切斷電流通過，起到保護鋰離子電池的作用；

2）本發(fā)明的鋰離子電池隔膜由于在隔膜基材上同時涂布有納米陶瓷材料涂層，能起到提高破膜溫度的作用，從而保證該隔膜在200~250℃高溫下烘烤10分鐘后仍能保持完整膜形態(tài)，無熔融或破裂現(xiàn)象，有效防止高溫時鋰離子電池的正、負極大面積接觸而引起嚴重短路；