[發明專利]一種粘結性能改善的梯度低溫閉孔復合隔膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201910322944.3
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN110071247A
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 王哲;王會娜;劉建金
• 申請（專利權）人: 深圳中興新材技術股份有限公司
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 李小焦;彭家恩

本申請公開了一種粘結性能改善的梯度低溫閉孔復合隔膜及其制備方法。本申請的復合隔膜包括基膜，先在基膜至少一表面涂耐高溫涂層，再于兩面涂聚偏氟乙烯涂層；耐高溫涂層由陶瓷或芳綸涂布成；基膜由上表層、中間層和下表層組成，中間層為聚丙烯層和聚乙烯層通過微納層疊技術制備，上下表層為聚丙烯層。本申請的復合隔膜，多層結構安全性更好，微納層疊技術形成的中間層，提高隔膜力學性能，可使隔膜更薄，能滿足薄型化高安全隔膜需求。調節中間層的聚乙烯層距表面的距離，還可實現不同效果的快速斷路功能調節。耐高溫涂層使復合隔膜具有更好耐高溫性能；聚偏氟乙烯涂層提高隔膜與正負極間的粘結性，使電池一體性更好，有助于提高電池循環性能。

技術領域

本申請涉及鋰離子電池隔膜領域，特別是涉及一種粘結性能改善的梯度低溫閉孔復合隔膜及其制備方法。

背景技術

隨著電動汽車和儲能行業的發展，對鋰電池的要求越來越高，要求鋰電池更安全，能量密度更高。鋰電池隔膜是鋰電池里面最關鍵的材料之一，直接影響到鋰電池的安全和能量密度，所以制備安全、環保、厚度薄、低成本的微孔膜是鋰電池隔膜開發過程中的難點。目前，鋰電池隔膜的制造方法有濕法和干法兩種。其中濕法過程需要使用大量有機稀釋劑，設備復雜，成本高，易造成環境污染。干法相對濕法來說，設備簡單，成本低，無環境污染問題。干法主要分為干法單向拉伸和干法雙向拉伸技術。干法雙向拉伸技術制備的微孔膜成孔不均勻，主要是由于聚丙烯在β晶型向α晶型轉化過程中成孔的位置與成孔的大小不可控制。所以現在干法隔膜的主流工藝為干法單拉隔膜。

要保證鋰電池安全，能量密度高，需要鋰電池隔膜在一些關鍵性能上達到應用需求，例如厚度薄、強度高、缺陷少、安全性高等。要實現這些關鍵的性能指標，鋰電池隔膜的結構設計和工藝控制至關重要。

在電池短路升溫的初期，隔膜如果能夠及時斷路，進一步停止或者阻止短路，能夠極大地提高鋰電池的安全性。現有的濕法隔膜通常用超高分子量聚乙烯制備，熔體流動速度慢，升溫過程中熱縮大，不能及時閉孔。干法聚丙烯隔膜閉孔溫度較高，升溫過程中熱縮大，所以不能較快的響應并保護電池安全。干法聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三層隔膜中，雖然設計聚乙烯層作為保護，但是聚乙烯層在中間，需要一定的傳熱以及時間才能起到斷路作用。

發明內容

本申請的目的是提供一種粘結性能改善的梯度低溫閉孔復合隔膜及其制備方法。

為了實現上述目的，本申請采用了以下技術方案：

本申請的一方面公開了一種粘結性能改善的梯度低溫閉孔復合隔膜，包括基膜、涂覆于基膜至少一個表面的耐高溫涂層和涂覆于基膜兩個表面的聚偏氟乙烯涂層；基膜先在其至少一個表面涂布耐高溫涂層，然后再于兩個表面涂布聚偏氟乙烯涂層，形成粘結性能改善的梯度低溫閉孔復合隔膜；耐高溫涂層由陶瓷或芳綸涂布而成；基膜由上表層、中間層和下表層組成，中間層為聚丙烯層和聚乙烯層通過微納層疊技術形成的多層結構，上表層和下表層均為聚丙烯層。

需要說明的是，本申請的粘結性能改善的梯度低溫閉孔復合隔膜，一方面基膜設計成多層結構，彌補了單層隔膜存在的缺陷，避免了安全隱患；另一方面通過微納層疊技術，解決了干法膜直通孔較多的問題，并提高了拉伸強度、穿刺強度等力學性能，中間多層為聚乙烯層和聚丙烯層，可以是聚乙烯層和聚丙烯多層疊加或者各層交替層疊，疊加順序可以根據功能進行調節，隨著聚乙烯材料的加入并控制聚乙烯層接近表層，可以實現快速斷路的功能，保證鋰電池安全。此外，耐高溫涂層進一步提高了復合隔膜的拉伸強度和穿刺強度等力學性能，并使復合隔膜具有較高的耐高溫性能；聚偏氟乙烯涂層使復合隔膜與電池正負極之間具有更好的粘結性，使得制備出的電池一體性更加好，并且還能改善隔膜電解液浸潤性和吸液性能；有助于提高電池的循環性能。本申請的復合隔膜能夠滿足薄型化高安全的鋰電池隔膜對力學性能和安全性能的需求。