[發明專利]一種耐高溫隔膜、其干法制備方法和用途

有效

• 申請號: 202011045354.X
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN113146911B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 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: B29C43/24
• 分類號: B29C43/24;B29B7/00;H01M50/403;H01M50/406;H01M50/414;H01M50/44;H01M10/052;H01M10/0525;C08L79/08;C08L27/18;C08L67/02;C08L27/16;C08J5/18
• 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

本發明公開了一種隔膜的制備方法，所述方法包括以下步驟：1)將可纖維化聚合物粉體和耐高溫聚合物混合，在剪切力的作用下使可纖維化聚合物粉體拉絲形成纖維，得到混合料；2)對所述混合料進行熱壓處理，至預設厚度，得到隔膜；其中，所述耐高溫聚合物為在隔膜使用溫度下穩定存在的聚合物。解決了現有PP、PE類聚烯烴材料不耐高溫、電解液浸潤性差的問題，以及現有隔膜制備成本高的問題。

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，尤其涉及一種耐高溫隔膜、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。從而不可避免的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，特殊情況例如事故，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。

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。

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，尤其涉及一種耐高溫隔膜、其干法制備方法和電池。解決了現有PP、PE類聚烯烴材料不耐高溫、電解液浸潤性差的問題，以及現有隔膜制備成本高的問題。

申請人在在先申請(申請號：202010723671.6)中提供了一種復合隔膜及其制備方法，利用熱塑性聚合物在高速剪切下纖維化構建具有豐富孔隙的聚合物網絡并用于分散填料，但是其不具有耐高溫性能，當電芯在極端高溫環境工作時，聚合物會達到玻璃化轉變溫度而發生彎曲，卷縮等形變，導致電芯正負極接觸短路而發生燃燒、爆炸等危險。本專利采用PI類耐高溫聚合物材料作為隔膜主體材料，大大提高了隔膜的溫度適用范圍，有效提高了電芯的使用安全性。

為達上述目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種隔膜的制備方法，所述方法包括以下步驟：