[發明專利]一種親水鋰離子電池隔膜

無效

• 申請號: 201410471524.9
• 申請日: 2014-09-16
• 公開（公告）號: CN104241571A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 劉必前;何敏;汪前東
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種親水鋰離子電池隔膜。

背景技術

鋰離子電池因具有高能量密度、長循環壽命、低自放電率、高開路電壓、無重金屬污染以及無記憶效應等優點，在新能源領域備受關注，然而大功率充/放電、撞擊等使用環境下，電池會產生大量熱量，進而起火或爆炸。為了保證大功率鋰離子電池在使用過程中的安全性，避免短路、起火甚至爆炸的危險，大功率鋰離子電池隔膜必需具有高的熔斷溫度和優異的高溫力學性能。

聚烯烴微孔膜具有良好的耐熱性、耐寒性；化學穩定性好；機械強度好；介電性能好，這使得聚烯烴微孔膜廣泛用作鋰電池隔膜，但是，普通聚烯烴隔膜在130℃會發生顯著的變形，170℃就會出現熔斷和高溫刺穿等。對聚烯烴隔膜的各種改性，如表面復合陶瓷技術，雖然提高了隔膜的熔斷溫度和高溫力學性能，但是復合隔膜各種組分之間的相容性不好，熱脹冷縮性能不協調會導致隔膜的界面粘結強度下降，在使用過程中高低溫變化還會導致各組分發生相分離，從而縮短隔膜循環壽命等；加入偶聯劑或粘結劑在一定程度上解決材料相容性不好以及界面粘結強度的問題，但導致隔膜在高溫下的耐電解質腐蝕性能減弱，增加電池內耗，降低隔膜的性能與電池的效能。另一種提高隔膜熔斷溫度的方法是將聚丙烯、聚乙烯復合形成雙層或者三層復合隔膜，這種復合隔膜中聚乙烯具有較低的熔斷溫度，而聚丙烯則作為支撐層賦予隔膜較好的高溫力學性能。但聚丙烯的熔斷溫度在165℃左右，熔斷溫度與閉孔溫度差太小，用于大功率鋰離子電池隔膜時，其安全性有待進一步提高。此外，聚烯烴膜的親水性較差，電解質在膜表面及膜孔內的潤濕性不好，會增大鋰離子通過膜的阻力，從而增大電池的內耗。中國專利(CN?102779965?A)公開了一種增強隔膜表面親水性的方法：將膜表面用氧化劑處理形成活性點，再通過紫外光接枝親水性單體，這種方法要求無氧環境，效率不高，并且只能接枝小分子單體，然后通過接枝單體的聚合反應形成有效的親水層，工藝復雜。因此，開發工藝簡單的親水化處理方法具有重要意義。

發明內容

本發明針對大功率鋰離子電池隔膜表面親水性差、熔斷溫度低等問題，提供一種可用于大功率鋰離子電池的聚烯烴隔膜，該隔膜不僅親水性好、還具有高熔斷溫度、高溫力學性能穩定、循環壽命長等優點。

本發明的親水鋰離子電池隔膜是將聚烯烴微孔膜進行電子束輻射交聯后與未交聯的聚烯烴微孔膜復合形成復合隔膜，再將該復合隔膜用親水改性劑處理后經輻射接枝改性而制得。親水改性的微孔膜增強了電解液對膜的潤濕性，有助于鋰離子的通過；交聯的聚烯烴微孔膜賦予隔膜高熔斷溫度、優異的高溫力學性能、抗刺穿性；未交聯的聚烯烴微孔膜賦予隔膜合適的閉孔溫度。

本發明的再一目的是提供一種親水鋰離子電池隔膜的制備方法。

本發明的親水鋰離子電池隔膜的制備方法包括如下步驟：

1)?將聚烯烴微孔膜進行電子束輻射得到交聯的聚烯烴微孔膜；

所述的輻射交聯時的輻照強度為30～300KGy；

所述的輻射交聯時間為5～30分鐘；

所述的聚烯烴是聚丙烯，聚偏氟乙烯、聚乙烯中的一種或大于一種的組合物；

所述的聚乙烯黏均分子量為10～500萬；

所述的聚丙烯黏均分子量為10～50萬；

所述的聚偏氟乙烯黏均分子量為10～50萬；

2)?將步驟1)制得的交聯聚烯烴微孔膜與未交聯的聚烯烴微孔膜形成復合隔膜；

所述的未交聯聚烯烴是聚乙烯，聚丙烯中的一種或兩組的組合物。

所述的聚乙烯黏均分子量為10～500萬；

所述的聚丙烯黏均分子量為10～50萬；

3)?將步驟2）制得的復合聚烯烴隔膜經過熱壓延、退火、冷卻、收卷、切邊等工序處理；

所述的壓延溫度為100～180℃；

所述的退火溫度為90～160℃；

4)?將步驟3)?制得的復合隔膜浸入親水改性劑溶液中，取出后晾干；再經輻照接枝即得到本發明的親水鋰離子電池隔膜。

所述的親水改性劑溶液是將親水性物質溶解在乙醇或者乙醇/水中形成，親水性物質的質量百分比為1～20%；

所述的親水性物質可以是小分子單體、小分子單體聚合而成的高分子、聚乙烯醇的一種；

其中，小分子單體的分子式為C_nH_2nCOM，其中，n=1~10，M是-OH或-NH₂。

本發明的有益效果