[發(fā)明專利]耐高溫抗變形復(fù)合微孔膜的制造方法及其用途

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410736006.5
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN105713228A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程躍;王偉強(qiáng);徐建峰;蘇曉明;顧楊建
• 申請（專利權(quán)）人: 上海恩捷新材料科技股份有限公司
• 主分類號: C08J9/36
• 分類號: C08J9/36;C08L23/06;H01M2/16
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 朱黎明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水性陶瓷漿料，該漿料可有利地用于制備適合作為鋰離子電池隔膜的耐高溫抗變形復(fù)合微孔膜。用本發(fā)明水性陶瓷漿料制得的鋰離子電池隔膜具有尺寸穩(wěn)定、外觀平滑并且能耐高溫變形，從而提高了使用該膜作為隔膜的鋰離子電池的耐久性和穩(wěn)定性。

背景技術(shù)

隨著不可再生資源的日益消耗，特別是石油資源的消耗，能源安全問題已經(jīng)成為我國必須解決的問題，人們不得不考慮開發(fā)新能源以取代傳統(tǒng)能源，開發(fā)利用新能源與可再生能源也是構(gòu)建資源節(jié)約型與環(huán)境友好型社會的重要手段。

汽車行業(yè)作為一個國家重點支持發(fā)展的行業(yè)，在當(dāng)前局勢的影響下，勢必走向輕便、簡捷、環(huán)保的發(fā)展道路。因此，新能源汽車將成為二十一世紀(jì)前幾十年的發(fā)展主流，其中新能源汽車的核心就是蓄電池。鋰離子電池作為汽車蓄能電池有著最高的能量密度、循環(huán)使用壽命、較高性能，因此也越來越多的引起了人們廣泛的興趣和研究。

隨著人們對鋰離子電池的需求不斷擴(kuò)大，在使用過程中也暴露出不可避免的安全問題，例如用于把電池正負(fù)極隔開的有機(jī)高分子隔膜以防止短路，由于本身的聚烯烴結(jié)構(gòu)，受到外界高溫作用時會產(chǎn)生收縮變形，結(jié)果可能會導(dǎo)致正負(fù)極短路或爆炸等安全事故。

為解決短路產(chǎn)生的安全問題，現(xiàn)有技術(shù)采用了多項措施。例如，美國專利US6,432,586B1公開一種在聚合膜上采用PVDF作為粘結(jié)劑，將無機(jī)粒子涂覆在聚烯烴膜表面上形成的電池隔膜。這種膜可以有效的防止短路或者抑制樹枝晶的生長，然而這種方法選用的粘結(jié)劑具有一定的腐蝕性，會破壞聚合物基材的結(jié)構(gòu)，降低材料的力學(xué)性能。

日本專利200980157377.5公開一種鋰離子二次電池隔板和鋰離子二次電池，將非導(dǎo)電粒子通過粘合劑涂覆在膜表面，改善膜的平滑性及抗氧化性。

但是，現(xiàn)有技術(shù)均未提到怎樣改進(jìn)電池隔膜的耐高溫性能。

目前鋰離子電池應(yīng)用很廣泛，特別是應(yīng)用于動力電池，因為其能量密度高且循環(huán)使用時間長。但是普通的高分子隔膜由于其自身結(jié)構(gòu)的原因，其使用溫度不高，一般在145℃以上就會出現(xiàn)熔融現(xiàn)象。這種情況下，電池內(nèi)部隔板會收縮導(dǎo)致電池短路，帶來不必要的安全隱患。因此，提高鋰離子電池在使用過程中的安全性顯得很為重要。

有機(jī)基(油性)陶瓷漿料已廣泛用于鋰離子電池隔膜涂布中，有機(jī)基漿料制成方法主要是參考鋰離子電池中的Bellcore工藝中將混合好的聚四氟乙烯(PVDF，主要材料)和陶瓷(少量支撐材料)混合漿料涂在極片上的方法，將其方法改良為陶瓷作為主要材料，PVDF僅作為粘結(jié)劑涂布在鋰離子電池隔膜上。其方法為將陶瓷顆粒添加到以PVDF為粘結(jié)劑并且以NMP、丙酮等為有機(jī)溶劑配置的膠液中，使用動力混合的工藝制成漿料。這種方法雖然具有加工工藝較為簡單的優(yōu)點，但因其使用的溶劑為溶解性較強(qiáng)的有機(jī)溶劑，容易對隔膜產(chǎn)生一定的腐蝕作用，造成隔膜機(jī)械強(qiáng)度降低，孔隙結(jié)構(gòu)受到破壞。另外由于其使用的溶劑對環(huán)境有較大的破壞作用，環(huán)境友好性較差且屬于國家管制的物料，因此，需要尋找能替代有機(jī)體系的水性體系。

現(xiàn)有技術(shù)還參照鋰離子電池負(fù)極粘結(jié)劑體系，提出了使用一般的二元組份水性漿料，其加工方法基本同油性漿料的加工方法相同，是將陶瓷顆粒加入到水性粘結(jié)劑中通過動力混合攪拌制成，因目前采用二元組份的水性漿料成本較低，有部分廠商開始使用此加工方法，但采用此方法加工的涂覆隔膜存在隔膜基材柔軟，涂層較硬的情況，造成層間配合性差，柔韌性無法滿足，容易造成整體剝落，掉粉的現(xiàn)象，對電池加工和安全性存在較大的隱患。

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述狀況，需要提供一種耐高溫抗變形復(fù)合微孔膜的制備方法，這種方法環(huán)境友好，并且制得的復(fù)合微孔膜具有良好的高溫穩(wěn)定性和機(jī)械性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種耐高溫抗變形復(fù)合微孔膜的制備方法，這種方法環(huán)境友好，并且制得的復(fù)合微孔膜具有良好的高溫穩(wěn)定性和機(jī)械性能。

因此，本發(fā)明的一個方面是提供一種耐高溫抗變形復(fù)合微孔膜的制備方法，它包括如下步驟：

(a)提供聚合物微孔膜；

(b)將陶瓷納米顆粒分散在水性粘合劑中形成水性漿液；和

(c)將所述水性漿液涂覆在所述聚合物微孔膜的表面上，形成復(fù)合微孔膜；