[發明專利]鋰離子電池隔膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201710582060.2
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN109428033B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 楊波;盧智超;劉金傳
• 申請（專利權）人: 楊波
• 主分類號: H01M50/403
• 分類號: H01M50/403;H01M50/417;H01M50/491;H01M50/423;H01M10/42;H01M10/0525;C09D179/08;C09D7/62;C08J7/18;C08J7/14;C08L23/12;C08L23/06
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 曹曉斐

本發明涉及一種鋰離子電池隔膜，包括聚烯烴基材，所述聚烯烴基材的兩面具有聚酰亞胺膜層，所述聚酰亞胺膜層中均勻分散有SiC納米晶須，所述聚酰亞胺膜層中SiC納米晶須的重量百分比為10%?15%。本發明的鋰離子電池隔膜具有較高的強度，本發明將碳化硅納米晶須分散于聚酰胺酸溶液中，之后再經過環化制得含有碳化硅納米晶須的聚酰亞胺膜，碳化硅納米晶須作為增強體，在高溫下依舊可以保持較高的強度。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池隔膜及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池具有高的能量密度、較高的開路電壓，并且自放電率較低，適合于新能源汽車。通常鋰離子電池包括正極、負極、隔膜和電解液。其中隔膜的作用是將正、負極隔開避免短路，同時隔膜上具有供鋰離子通過的孔隙。

目前常用的鋰離子電池隔膜為聚丙烯、聚乙烯多孔膜，鋰離子電池經過多次充放電之后，電極材料容易形成枝晶將隔膜刺穿，導致電池短路。

為了提高隔膜的強度，申請公布號為CN106476388A的中國專利公開了一種高阻隔膜及復合膜，該高阻隔膜包括聚合物基材，以及在聚合物基材的單面或者雙面設置的阻隔層，阻隔層為一種或一種以上金屬的氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氮化物、碳氮氧化物，阻隔層的至少一側的外表面設有硬化層。該硬化層使用光固化樹脂，使用三丙烯酸季戊四醇酯、三丙烯酸三羥甲基丙烷酯或者四丙烯酸季戊四醇酯作為單體。采用這種高阻隔膜制成的鋰離子電池在使用過程中，鋰離子電池發生過充現象時，電池內部由于內阻較大產生大量的熱，當溫度升高至光固化樹脂的熔融溫度時，隔膜的硬化層熔融軟化、強度變差，電極材料形成的枝晶仍會將隔膜刺破，導致電池短路。

因此，本領域急需開發一種強度高、耐高溫且具有良好的充放電性能的鋰離子電池隔膜。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鋰離子電池隔膜，所述鋰離子電池隔膜具有強度高、穩定性好、耐高溫的優點。

本發明的上述目的是通過以下技術方案得以實現的：一種鋰離子電池隔膜，包括聚烯烴基材，所述聚烯烴基材的兩面具有聚酰亞胺膜層，所述聚酰亞胺膜層中均勻分散有SiC納米晶須，所述聚酰亞胺膜層中SiC納米晶須的重量百分比為10％-15％。

進一步地，SiC納米晶須的直徑為200-500納米，長度為3-5微米。

進一步地，所述聚烯烴基材的厚度為20-25微米，所述聚烯烴基材為聚乙烯基材或聚丙烯基材。

采用以上技術方案，PP或者PE作為隔膜基材層，在隔膜基材層的雙面涂覆耐高溫層。碳化硅納米晶須為纖維狀，其具有高強度、低熱膨脹率、耐高溫的優勢，聚酰亞胺具有低熱膨脹率，高導熱性能，碳化硅納米晶須與聚酰亞胺復合，并且涂覆在PP或者PE隔膜的兩側可以制得強度高、導熱性能好的鋰離子電池隔膜，降低鋰離子電池的內阻。碳化硅納米晶須和聚酰亞胺復合的涂層強度較高，鋰離子電池過充或者過放產生的枝晶不會將隔膜輕易刺破。當過充或者過放產生的熱量足夠高時，此時隔膜熔融，孔隙閉合，此時SiC晶須互相搭接構筑的骨架不會熔融，可以阻礙枝晶刺破隔膜，隔膜閉孔之后阻斷鋰離子傳輸形成斷路，起到保護電池的作用。

進一步地，所述聚烯烴基材表面接枝有聚丙烯酸單體。

進一步地，所述鋰離子電池隔膜的孔隙率為40-50％。

采用以上技術方案，在聚烯烴基材表面接枝聚丙烯酸單體，進一步增加聚烯烴基材表面的黏結性能，使其容易與聚酰亞胺膜層復合。同時也可以增加聚烯烴基材與電解質溶液的浸潤能力。整個鋰離子電池隔膜的厚度在30-41微米之間，該厚度范圍的隔膜不容易被刺穿，隔膜的孔隙率在40-50％之間，在保證隔膜強度的基礎上，增加孔的分布，減少電解質溶液通過隔膜的阻力，降低整個電池的阻抗。

本發明的另一目的在于提供一種鋰離子電池隔膜的制備方法，通過工藝改進提高鋰離子電池隔膜的強度。