[發明專利]多孔基膜的改性方法及改性多孔基膜和應用

有效

• 申請號: 202010572613.8
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111697185B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 林峰;程忠;李娟娟;李國龍
• 申請（專利權）人: 欣旺達電動汽車電池有限公司
• 主分類號: H01M50/449
• 分類號: H01M50/449;H01M50/491;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 謝岳鵬

本發明涉及鋰離子電池隔膜技術領域，具體提供一種多孔基膜的改性方法及改性多孔基膜和應用。該多孔基膜的改性方法包括以下步驟：提供多孔基膜；對多孔基膜進行羥基化處理，使多孔基膜表面具有羥基官能團；將表面具有羥基官能團的多孔基膜浸于陽離子改性劑溶液中，隨后取出干燥處理，得到改性多孔基膜。本發明可有效地對多孔基膜進行改性，得到的改性多孔基膜表面具有陽離子官能團，可以與聚陰離子態的對位芳綸通過化學鍵結合，得到結合牢固度良好的對位芳綸涂層，因而獲得的改性多孔基膜可廣泛應用于制備不含膠粘劑的鋰離子電池隔膜。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池隔膜技術領域，特別涉及一種多孔基膜的改性方法及改性多孔基膜和應用。

背景技術

隔膜在鋰離子電池中主要起到隔離正極、負極的作用，防止正負極直接接觸而發生短路，同時隔膜還起到導通鋰離子的作用，因此一方面要求隔膜具有良好的絕緣功能，另一方面要求隔膜具有良好的鋰離子導通性能。

隨著新能源汽車技術的飛速發展，對車用鋰離子電池能量密度和安全性能提出了更高、更嚴格的要求。如要求隔膜在在滿足絕緣性能和鋰離子導通性能均良好的前提下，具有更高的機械強度、抗刺穿能力、耐熱性以及熱關斷性能等。其中，隔膜耐熱尺寸穩定性對車用鋰離子電池的安全性能有至關重要的影響。

目前商業化的隔膜基材主要是以聚烯烴隔膜為主，提升其耐熱性能的主要方法是在聚烯烴隔膜的一面或者兩面涂覆陶瓷涂層。而陶瓷涂層的厚度一般大于3μm，厚度過薄，耐熱性提升不顯著，而如果涂層厚度過厚，會降低鋰離子電池的能量密度。雖然陶瓷涂層能夠有效降低隔膜受熱形變率，但是陶瓷涂層在鋰離子電池充放電過程中容易發生脫落，鋰離子電池容易出現內阻增大、循環性能變差等風險。

對位芳綸材料具有強度高、耐熱性能好等優點，其玻璃化轉變溫度大于300℃，熱分解溫度大于500℃，在熱分解前無明顯熔點，且密度比無機陶瓷更小，在同等涂覆厚度下，隔膜總體面密度更小，因而有望替代傳統陶瓷材料。

公開號為CN111019124A的中國發明專利申請提供一種芳綸涂布漿料的制備方法，具體是以對苯二胺和對苯二甲酰氯為聚合單體并添加部分碳酸二甲酯造孔劑制備得到涂覆漿料，通過這種方法獲得穩定性有所提高的涂布漿料。但是，該發明申請的涂布漿料本質上是一種非穩定狀態的漿料，從制備到涂覆以及涂覆結束一直在進行聚合反應，因此漿料的保存以及涂布的穩定性面臨重大考驗。

公開號為CN110845957A的中國發明專利申請提供一種水性芳綸涂布液及其制備方法、鋰離子電池及其隔膜。其以芳綸納米纖維、膠粘劑、潤濕劑、活性劑、造孔劑為原料，制成水性芳綸涂布液。此方法與常規陶瓷漿料的配制方法差異不大，芳綸纖維最終需要依靠額外添加的膠粘劑粘合固定在基材表面，因此，隔膜的耐熱性受限于額外添加的膠粘劑的性能，且孔隙率也受限于膠粘劑。

公開號為CN104993089A的中國發明專利申請提供一種芳綸涂覆的鋰離子電池隔膜及其制備方法。其采用芳綸纖維配合極性溶劑、膠黏劑、助溶劑、乳化劑、分散劑等，制備得到涂覆漿料。通過添加膠黏劑雖一定程度上增加涂層與基材的粘結性，但隔膜的耐熱性受到限制，且添加的乳化劑、分散劑等會一定程度上影響隔膜的機械強度。

目前對位芳綸只有在強酸或強堿中才能獲得溶解態的溶液，且溶解態的對位芳綸以聚陰離子形態存在，并非傳統意義上的溶液，因此上述三項發明專利使用的芳綸為對位芳綸時，其在漿料中并非以溶液的形式存在而是以預聚體或者顆粒存在，并非以聚陰離子態的形式存在，其無法保證芳綸在基膜上的均勻性。

發明內容

在本發明提供一種多孔基膜的改性方法及改性多孔基膜，旨在至少解決現有對位芳綸涂覆在多孔基膜表面時需要添加膠粘劑等導致獲得的隔膜耐熱性能受限等問題。

進一步地，提供一種將上述改性多孔基膜作為鋰離子電池隔膜基膜的應用。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：