[發明專利]一種高安全性的復合增強隔膜、其干法制備方法和用途

有效

• 申請號: 202011045285.2
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN113161690B
• 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
• 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;H01M50/403;H01M10/052;H01M10/0525;B29C43/00;B29K27/18;B29L7/00
• 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

本發明公開了一種高安全性的復合增強隔膜、其干法制備方法和用途。所述復合增強隔膜包括由聚四氟乙烯PTFE纖維和耐高溫聚合物纖維相互交叉搭接形成的聚合物網絡狀結構，以及分散并粘結于所述聚合物網絡狀結構中的熱塑性聚合物。本發明解決了現有PI隔膜機械強度差的問題，且具有較好的耐高溫性能；在組裝成電池后，熱塑性聚合物(例如PVDF)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。而且，在電池運行過程中，熱塑性聚合物熔融可以達到隔膜閉孔的作用，防止正負極短路，起到安全保護作用。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，涉及一種隔膜、其制備方法和用途，尤其涉及一種高安全性的復合增強隔膜、其干法制備方法和電池。

背景技術

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。從而不可避免地對鋰電池的安全性和性能的要求也有越來越高。

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。

聚酰亞胺(PI)作為綜合性能良好的聚合物之一，具有優異的熱穩定性，可以有效避免隔膜的融化和熱收縮問題，極大地提高電池的高溫安全性能。但是，現有PI類隔膜機械強度差，這限制了其在實際中的應用。

針對這一問題，現有技術提供了一些改進方案，例如CN111192993A公開了一種鋰電池聚酰亞胺隔膜及其制備方法，其利用納米碳酸氫鈉成孔劑增加了聚酰亞胺電池隔膜的空隙率，同時利用二乙烯三胺對聚酰亞胺電池隔膜進行交聯，提高了聚酰亞胺電池隔膜的強度，同時聚酰胺酸亞胺化，制得高孔隙率的聚酰亞胺隔膜。又如CN109119572A公開了一種聚酰亞胺鋰電池隔膜，通過加入多氨基交聯的方式，聚酰亞胺隔膜可以在后續亞胺化過程中在聚合物分子鏈間形成交聯，極大的加強了機械強度；通過添加表面修飾偶聯劑的陶瓷粉末，可以極大的提高聚酰亞胺隔膜的穿刺強度，同時保證隔膜孔徑較小，分布均勻，解決電池的漏電流問題。

但是，上述方法存在著制備工藝復雜和成本高的問題，且制得的隔膜無法兼顧高強度、高孔隙率、高耐溫性和高安全性，從而限制了其的進一步應用。

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隔膜、其制備方法和用途，尤其涉及一種高安全性的復合增強隔膜、其干法制備方法和電池。本發明的隔膜能夠兼顧良好的耐高溫特性、電解液浸潤性以及高機械強度。

本發明所述高安全性指：電池使用過程中，在熱失控條件等極端條件下，熱塑性聚合物到達熔點時發生熔融閉孔的作用，防止正負極短路，起到安全保護作用。

為達上述目的，本發明采用以下技術方案：