[發明專利]一種鋰電池隔膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201811621946.4
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109742300B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 胡偉;吳磊;張德順;李汪洋;何祥燕;徐鳳錦;孫小華;郭浩;賀云;楊建軍
• 申請（專利權）人: 界首市天鴻新材料股份有限公司
• 主分類號: H01M50/417
• 分類號: H01M50/417;H01M50/403;H01M50/406
• 代理公司: 合肥中博知信知識產權代理有限公司 34142
• 代理人: 吳棟杰

本發明屬于鋰電池隔膜技術領域，具體涉及一種鋰電池隔膜及其制備方法，所述的鋰電池隔膜包括摻雜有聚對苯二甲酸丁二醇酯和相容劑的聚乙烯；該鋰電池隔膜包括93.4～97.25％的聚乙烯，2.5～6％的聚對苯二甲酸丁二醇酯，0.25～0.6％的相容劑，所述百分含量是質量百分數；本發明提供的鋰電池隔膜為單層復合體系，通過在聚乙烯中摻入聚對苯二甲酸丁二醇酯，利用二者的不相容特性在雙向拉伸的過程中形成微孔結構，該結構在發生溫度升高時，聚乙烯發生熔化形成隔膜閉孔，而聚對苯二甲酸丁二醇酯提供將的支點，確保了隔膜的完整性，有效的防止了電池內部正負極發生接觸而造成短路事故的發生；經歷雙向拉伸后成型的鋰電池隔膜在縱向和橫向上均具有較好的強度。

技術領域

本發明屬于鋰電池隔膜技術領域，具體涉及一種鋰電池隔膜及其制備方法。

背景技術

鋰電池隔膜是鋰電池的關鍵內層組件之一，其主要作用是使鋰電池的正、負極分隔開來，防止兩極發生接觸而短路；雖然鋰電池隔膜的材質是不導電的，但是具有能使電解質離子通過的功能；隔膜的性能決定了鋰電池的界面結構、內阻等，直接影響鋰電池的容量、循環以及安全性能等特性。在過充/過放或其它極端條件下，鋰電池內部溫度會急速上升，當鋰電池內部溫度接近隔膜成孔材料熔點時，成孔材料會軟化并發生閉孔行為，從而阻斷離子傳輸形成斷路，起到安全保護的作用。

目前市場化的隔膜材料主要是以聚乙烯、聚丙烯為主的聚烯烴類隔膜，其中，聚乙烯產品主要是由濕法工藝制得，聚丙烯產品主要是以干法工藝制得；對于單層材質的隔膜來說，由于閉孔溫度和熔化溫度相同，隔膜發生閉孔的同時由于溫度急劇升高，極易導致破膜，從而引起鋰電池正負極直接接觸，造成短路和爆炸。為此，現有的鋰電池隔膜產品除了有單層聚丙烯、單層聚乙烯外，還有聚丙烯+陶瓷涂覆、聚乙烯+陶瓷涂覆，雙層聚丙烯/聚乙烯、雙層聚丙烯/聚丙烯和三層聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯等。其中尤以美國Celgard公司開發的聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三層復合隔膜優點突出而受到國內外的廣泛關注，將聚乙烯柔軟、韌性好、閉孔溫度和熔斷溫度較低的特性和聚丙烯力學性能高、閉孔溫度和熔斷溫度較高的特性整合在一張鋰電池隔膜中，使得鋰電池隔膜具有較低的閉孔溫度和較高的熔斷溫度，增加了鋰電池的安全性能。在具體的結構中，內層的聚乙烯提供高速關閉能力，在130℃左右時熔化形成隔膜閉孔，使鋰電池內部斷路，外層熔點較高的聚丙烯(熔點160℃左右)則保持隔膜的完整性，大大提高了鋰電池的安全性。但是，這種形成微孔膜后再復合的非原位復合技術制備得到的多層膜厚度較大；同時為了不損壞鋰電池隔膜的微孔結構，熱復合的溫度較低，聚乙烯/聚丙烯的粘結不充分，導致鋰電池隔膜在溫度升高的工作條件下會發生分層行為；對于非層狀的復合技術，Tang haolin等人(J Power Sources 2013，241，203)采用PVDF-HFP(偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)與ePTFE(膨體聚四氟乙烯)多孔網絡復合，制備的PVDF-HFP/ePTFE復合隔膜閉孔溫度為～150℃，由于ePTFE形成了連續的網狀結構，其熔化溫度(破膜溫度)達到～350℃。但是，這種以多孔網絡為基體的復合技術成本過高，不能滿足大規模工業生產的需要。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種鋰電池隔膜，該鋰電池隔膜為單層復合體系，克服了現有技術中的單層材質隔膜閉孔溫度與熔化溫度相同而引起隔膜發生閉孔時容易導致破膜的問題。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種鋰電池隔膜，包括摻雜有聚對苯二甲酸丁二醇酯和相容劑的聚乙烯；

該鋰電池隔膜包括93.4～97.25％的聚乙烯，2.5～6％的聚對苯二甲酸丁二醇酯，0.25～0.6％的相容劑，所述百分含量是質量百分數。