[發明專利]鋰離子電池聚丙烯多孔隔膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201610006439.4
• 申請日: 2016-01-06
• 公開（公告）號: CN105633328B
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 楊書廷;谷繼峰;曹相杰;董紅玉;尹艷紅;褚鵬杰
• 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;H01M2/14
• 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

本發明公開了一種鋰離子電池聚丙烯多孔隔膜及其制備方法，屬于鋰離子電池隔膜技術領域。鋰離子電池聚丙烯多孔隔膜的原料由以下質量百分數的組分組成：孔型修飾劑0.075～2.5％，孔徑調節劑0.025～2.5％，余量為聚丙烯樹脂；孔型修飾劑選自有機磷酸鹽、酰胺類成核劑中的任意一種或兩種的組合；孔徑調節劑選自苯甲酸鹽、3～6個碳的烷基羧酸鹽中的任意一種或兩種的組合。本發明采用原位復合方式，將孔型修飾劑和孔徑調節劑加入聚丙烯樹脂中，混合料經熔融鑄片、雙向拉伸后熱定型制得聚丙烯多孔隔膜，隔膜膜孔的平均孔徑為60～300nm，大小適中，隔膜的孔隙率為35～50％，刺穿強度高，透氣度為200～400s/100mL，透氣性良好。

技術領域

本發明涉及一種鋰電池隔膜，具體涉及鋰離子電池聚丙烯多孔隔膜，以及聚丙烯多孔隔膜的制備方法，屬于鋰離子電池隔膜技術領域。

背景技術

在鋰電池結構中，隔膜是關鍵的內層組件之一。隔膜的性能決定電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環以及安全性能等，性能優異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要作用。

從作用出發看性能要求，鋰電池隔膜一般需要滿足如下幾個方面的要求：(1)隔斷性要求：具有電子絕緣性，保證正、負極的有效隔離；(2)孔隙率要求：有一定的孔徑和孔隙率，保證低的電阻和高的離子電導率，對鋰離子有很好的透過性；(3)化學和電穩定性要求：由于電解質的溶劑為強極性的有機化合物，隔膜必須耐電解液腐蝕，有足夠的化學和電化學穩定性；(4)浸潤性要求：對電解液的浸潤性好并具有足夠的吸液保濕能力；(5)力學強度要求：具有足夠的力學性能，包括穿刺強度、拉伸強度等，但厚度盡可能??；(6)平整性要求：空間穩定性和平整性好；(7)安全性要求：熱穩定性和自動關斷保護性能好。

伴隨近年來鋰離子二次電池的高容量化，對于隔膜的研究開發正朝著薄膜化、低電阻、高孔隙率的方向進行。對于鋰電池系列，其電解液為有機溶劑體系，因而需要用耐有機溶劑的隔膜材料，一般采用高強度薄膜化的聚丙烯多孔膜。

聚丙烯(PP)是一種高結晶性聚合物，其晶體結構有α、β、γ、δ和擬六方體五種類型，其中α、β晶型較為常見。α晶型是單斜晶系，是諸多晶型中最普通的形式，在等規聚丙烯中，以α晶型最為穩定。β晶型屬六方晶系，其內部排列比α晶型疏散得多，對沖擊能有較好的吸收作用。通常加工條件下，熔體自然冷卻的均相結晶主要為α晶型，β晶型次之。對PP進行改性最有效的方法是加入成核劑。成核劑的有效添加能使結晶微細化、均質化，提高PP的透明性和表面光澤度，并使沖擊強度、拉伸強度、模量和熱變形溫度得到提高，從而提升產品的質量。聚丙烯成核劑的分類可參見文獻《聚丙烯β晶型成核劑的制備及應用研究》(劉曉霞,河南大學,2004)、《稀土β成核劑改性聚丙烯的研究》(何陽,四川大學,2007)和《聚丙烯新型成核劑的開發及應用》等。

公布號CN 102604203A的發明專利公開了一種改進型微孔聚合物薄膜，以質量百分數計，由聚丙烯均聚物55～99.79％、β晶成核劑0.01～5％、高分子添加劑0.1～20％和無機改性劑0.1～20％組成，β晶成核劑為二元羧酸的鈣鹽(如庚二酸鈣、辛二酸鈣)、二羧酰胺類(如N,N-二環己基-2,6-萘二羧酰胺、N,N-二環己基對苯二甲酰胺)、喹吖啶酮系化合物(如γ-喹吖啶酮、二氫喹吖啶酮)、鄰苯二甲酸的鈣鹽中的一種或多種，高分子添加劑為PTFE、UHMWPE、PBAT、PS、SAN中的一種或多種，無機改性劑為粒度0.01～5μm的二氧化硅、二氧化鈦、氧化鑭、氧化鋯、氧化鋁、硫酸鋇、碳酸鈣顆粒中的一種或多種。該薄膜均勻性好、透過性高，尺寸穩定性強，但其耐穿刺能力弱，孔隙率過高。

發明內容

本發明的目的是提供一種孔隙率和孔型適中的鋰離子電池聚丙烯多孔隔膜。

同時，本發明還提供一種上述聚丙烯多孔隔膜的制備方法。

為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是：