[發明專利]一種鋰離子電池用耐熱吸液性隔膜及制備方法

在審

• 申請號: 202010130333.1
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111192998A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 陳慶;昝航;陳濤;何方
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M2/14;H01M10/0525
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本發明涉及一種鋰離子電池用耐熱吸液性隔膜及制備方法，屬于鋰離子電池隔膜技術領域。本發明解決的技術問題是提供鋰離子電池用耐熱吸液性隔膜的制備方法。該方法通過將耐熱的納米二氧化硅粒子由多巴胺自聚合進行包覆改性，隨后噴涂反應制備親水性的低粘度聚氨酯預聚體，改善納米二氧化硅粒子在涂層中的分散性，利于提升表面涂層的耐熱性和熱穩定性，最終在聚烯烴薄膜復合了耐熱性、親水性好的聚氨酯層，利于隔膜浸潤、吸附電解液，從而提高隔膜的吸液率。本發明方法簡單，成本低廉，由該方法得到的鋰離子電池用耐熱吸液性隔膜，以聚烯烴薄膜為基材，在聚烯烴薄膜上復合了耐熱性、親水性好的聚氨酯層，使得該隔膜的吸液率和耐熱性均較好。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池用耐熱吸液性隔膜及制備方法，屬于鋰離子電池隔膜技術領域 。

背景技術

鋰離子電池主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在鋰離子電池正極與負極之間有一層膜材料，通常稱為隔膜，它是鋰離子電池的重要組成部分。隔膜具有兩種基本功能：隔離正負電極，防止電池內短路；能被電解液潤濕形成離子遷移的通道。在實際應用還應具備以下特征：(1)電子的絕緣性；（2）高的電導率；（3）好的機械性能，可以進行機械制造處理；（4）厚度均勻；（5）受熱時尺寸穩定變形量要小。

隔膜的性能與空隙率、孔徑大小及分布、透氣率、熱性能和力學性能等有關。由于聚烯烴材料隔膜具有高抗撕裂強度、較好的耐酸堿性、材料價廉等優點，因此目前鋰離子電池所使用隔膜多為聚烯烴隔膜，主要包括PP（聚丙烯）膜、PE（聚乙烯）膜、PP/PE雙層或三層復合膜等，生產工藝相對成熟，近年來國內產業發展迅猛。但是聚烯烴類隔膜仍存在較多缺陷，干法單軸拉伸的聚烯烴隔膜，相較濕法雙軸拉伸隔膜更容易熱收縮，實驗證實單軸拉伸的隔膜在85℃下處理4小時，收縮率超過1%；在大功率放電過程中，電池局部溫度上升迅速，當溫度接近隔膜熔融起始點時，熱收縮會使正負極片接觸，瞬間的生熱是巨大的潛在危險。因此，需要對聚烯烴隔膜進行改性。

目前，對聚烯烴隔膜改性的方法主要是涂覆、復合等。申請號為201610149926.6的中國發明專利公開了一種復合鋰離子電池隔膜材料及其制備方法。所述電池隔膜材料為三層結構，其中，第一層和第三層為聚合物多孔薄膜，且該兩層聚合物多孔薄膜的相對側均附著有無機顆粒；中間層為浸漬聚合物粘合劑的無紡布。制備方法為：先將均勻分散在揮發性溶劑中的無機納米顆粒涂到玻璃板上，待溶劑揮發后再將聚合物溶液涂到玻璃板上，得到一側附著無機顆粒的聚合物多孔薄膜；最后將附著有無機顆粒的多孔薄膜與浸漬過聚合物粘合劑的無紡布進行熱軋復合。本發明提供一種類似三明治結構的電池隔膜材料，除了具有吸液率高，孔徑分布均勻，潤濕性好，耐熱性好等優良特性外，還改善了與電極材料的界面穩定性，提高了電池的安全性能，循環性能以及倍率性能。

申請號為201510967229.7的中國發明專利公開了一種復合涂層鋰離子電池隔膜及其制備方法。該復合涂層鋰離子電池隔膜，由基膜和涂布于基膜一側的芳綸涂層和涂布于基膜另一側的PVDF涂層構成，所述芳綸涂層由芳綸漿料經涂布、浸水、烘干后獲得，涂層厚度為0.5-4μm；所述PVDF涂層由水性PVDF漿料經涂布、烘干后獲得，涂層厚度為0.1-2μm。本發明還提供了所述隔膜的制備方法。本發明所述隔膜在具備芳綸涂層良好熱性能和機械性能的同時，又具備了PVDF涂層對電解液有良好潤濕性和保液性、可有效粘接電池和極片、對環境污染小的特點，有利于制備循環壽命更長、安全性更高的鋰離子電池。試驗表明，所述隔膜具有良好的透氣性、吸液率、熱收縮、拉伸強度，以本所述隔膜制備的鋰離子電池可以明顯提高電池循環壽命。

綜上所述，現有的聚烯烴隔膜的電解液潤濕性差、熱穩定性差，即使經過涂覆、復合等方法進行改性，其使用溫度也不宜超過100℃，否則就會因隔膜熱收縮而導致正負極接觸短路。

發明內容

針對現有鋰離子電池聚烯烴耐熱隔膜添加無機納米粒子進行改性存在分散性能、對電解液吸附性差的缺陷，本發明提出一種鋰離子電池用耐熱吸液性隔膜及制備方法。