[發明專利]一種復合增強隔膜及其制備方法和電池

有效

• 申請號: 202011045284.8
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN113193304B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 馬忠龍;秦士林;趙曉寧;鄭曉醒;馬艷梅
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技有限公司
• 主分類號: H01M50/44
• 分類號: H01M50/44;H01M50/414;H01M50/423;H01M50/417;H01M50/426;H01M50/403;H01M10/052;H01M10/0525
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 王巖

本發明公開了一種復合增強隔膜及其制備方法和電池。所述復合增強隔膜包括：由聚合物纖維相互搭接形成的網絡狀結構、分散于所述網絡狀結構中的聚酰亞胺、耐高溫聚合物球體和粘結劑，所述粘結劑包裹所述耐高溫聚合物球體表面并連接所述耐高溫聚合物球體、聚酰亞胺和聚合物纖維；所述粘結劑的熔點低于所述耐高溫聚合物球體的熔點，所述粘結劑的熔點低于所述聚合物纖維的熔點。本發明的隔膜兼具良好的耐高溫性能和機械強度，而且，采用該隔膜組裝成電池時，可以增強隔膜與正負極片的貼合力，減少界面阻抗，同時可以固定隔膜位置，不發生移動錯位，提高成品率。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，涉及一種復合增強隔膜及其制備方法和電池，尤其涉及一種復合增強隔膜、其干法制備方法和電池。

背景技術

隨著新能源汽車的快速發展，對車用儲能器件能量密度及安全性能的要求不斷提升。具有比能量高、比功率高、循環性好、無環境污染等優點的鋰離子電池被認為是最佳選擇。預計到2025年，動力電池能量密度將達到500Wh/kg以上。而隨著動力電池能量密度的不斷提升，其安全性能也面臨更加嚴峻的考驗。此外近年來電子產品大量普及，作為其電源的鋰電池，因具有質量輕、體積小、工作電壓高、能量密度高、輸出功率大、充電效率高和無記憶效應等優點，越來越受到重視，對鋰電池的安全性和性能的要求也越來越高。

隔膜作為鋰電池組成的重要構件，具有隔絕正負極片、防止短路和提供鋰離子傳輸通道的作用。因此，提高電池安全性能和降低隔膜生產成本是未來鋰離子電池研究的主要目標之一。

目前市場化的鋰電池隔膜均以聚丙烯(PP)或者聚乙烯(PE)為基材，有單一材料的膜，也有通過PP/PE/PP復合而成的多層隔膜。但是PP、PE類聚烯烴材料本身表面能較低及疏液特性，導致該類隔膜對電解液的浸潤性較差，影響電池的循環壽命。另外，這兩種材料的熱變形溫度較低(PP熱變形溫度在80-85℃，PP為100℃)，溫度過高會發生比較嚴重的熱收縮，因此該類隔膜不適用于高溫環境。同時，隔膜作為電池安全運行中至關重要的一個部件，需在特殊情況下能保護電池的安全，如在事故、刺穿、電池濫用時，隔膜局部破損或變形，會直接導致正負極接觸，從而引發劇烈的電池反應造成電池的起火爆炸。因此，為了提高鋰離子電池的安全性，保證電池的安全平穩運行，需要尋找更加安全的隔膜體系。

CN101974828公開了一種采用靜電紡絲制備的聚酰亞胺納米纖維鋰離子電池隔膜的技術，該技術制備的PI隔膜具有孔隙率高，耐高溫等特性，但是靜電紡絲工藝復雜，生產效率低，不利于工業大規模生產，且由于靜電紡絲技術所制備的納米纖維膜纖維極細，且纖維間雜亂堆積，沒有有效的粘結點，抱合力極小，機械性能較差，故一直無法得到廣泛使用。

CN101645497A通過將聚酰胺酸溶液和成孔劑混合制備得到聚酰胺酸膜，再將膜通過非溶劑取出成孔劑，最后熱亞胺化制備多孔聚酰亞胺鋰電隔膜。該方案相比靜電紡絲雖然相對提高了生產效率，但是實驗過程中需要多步的化學反應，其中涉及長時間攪拌，干燥。成孔劑去除等多重步驟，很難保證所加單體恰好完成反應生成聚酰亞胺，且成孔劑是否去除干凈也很難保證，另外，使用溶劑的過程中也會對實驗人員及周邊環境造成危害，不利用鋰離子電池綠色環保的總體宗旨，且該技術制備的隔膜機械強度很穿刺性能較差，依然很難保證電池的安全使用。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種復合增強隔膜及其制備方法和電池，尤其涉及一種復合增強隔膜、其干法制備方法和電池。

為達上述目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種復合增強隔膜，所述復合增強隔膜包括：由聚合物纖維相互搭接形成的網絡狀結構、分散于所述網絡狀結構中的聚酰亞胺、耐高溫聚合物球體和粘結劑，所述粘結劑包裹所述耐高溫聚合物球體表面并連接所述耐高溫聚合物球體、聚酰亞胺和聚合物纖維；所述粘結劑的熔點低于所述耐高溫聚合物球體的熔點，所述粘結劑的熔點低于所述聚合物纖維的熔點。