[發明專利]一種電池隔膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202110290244.8
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113013552B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 李良彬;萬彩霞;孟令蒲
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H01M50/446
• 分類號: H01M50/446;H01M50/403;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 紀志超

本發明提供了一種電池隔膜，所述電池隔膜包括：由聚烯烴樹脂和無機納米顆粒形成的多孔膜。本發明提供的電池隔膜由聚烯烴樹脂及無機納米顆粒構成。本發明提供了一種上述技術方案所述電池隔膜的制備方法，包括：將聚烯烴樹脂、無機納米顆粒和增塑劑混合后經雙螺桿擠出機混煉擠出、流延形成鑄片，再經雙向拉伸、萃取干燥及熱定型制備得到電池隔膜。本發明提供的電池隔膜能夠有效提高隔膜的熱穩定性，為鋰電池提供高安全性。

技術領域

本發明屬于多孔膜材料技術領域，尤其涉及一種電池隔膜及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池作為目前使用最廣的儲能電源，其安全性一直受到行業的廣泛關注。電池內部熱失控是導致電池燃燒甚至爆炸，影響電池安全性的主要因素。鋰電池四大關鍵材料中，隔膜熱穩定性最低，是電池固有熱安全的關鍵材料，而閉孔溫度和破膜溫度是保障隔膜安全性能的兩個關鍵參數。通常，電池廠家希望隔膜有較低的閉孔溫度和較高的破膜溫度，即安全溫度窗口越大越好。

由于聚乙烯本身熔點低，所以聚乙烯微孔膜通常具有較低的閉孔溫度，能夠在較低溫度下實現閉孔來阻斷鋰離子的傳遞，阻止能量的進一步釋放。然而，聚乙烯微孔膜的破膜溫度較低(155℃)，隨著電池內部溫度的進一步升高，聚乙烯電池隔膜會發生熔斷，從而有導致電池正負極接觸而短路的風險。

為了同時實現低閉孔和高破膜溫度，通常采用兩種方式：一是將聚乙烯微孔膜和聚丙烯微孔膜進行復合，利用聚丙烯高破膜溫度(165℃)和聚乙烯低閉孔溫度，從而實現安全窗口的擴大，然而兩層或者三層復合膜會額外增加隔膜的厚度，不利于電池隔膜的輕薄化；二是將聚乙烯和聚丙烯、聚甲基戊烯等高熱穩定性聚合物進行共混擠出然后拉伸成膜，從而制備聚乙烯復合膜，同樣滿足低閉孔溫度和高破膜溫度的大的安全窗口，然而，高熱穩定性聚合物的加入會影響隔膜的透氣性和電解質的親和性。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種電池隔膜及其制備方法，本發明提供的電池隔膜具有較高的破膜溫度。

本發明提供了一種電池隔膜，所述電池隔膜包括：由聚烯烴樹脂和無機納米顆粒形成的多孔膜。

優選的，所述無機納米顆粒為經過疏水改性的無機氧化物。

優選的，所述無機納米顆粒在電池隔膜中的質量含量為5～20％。

優選的，所述聚烯烴樹脂選自聚乙烯、聚丙烯和聚4-甲基-1-戊烯中的一種或幾種。

優選的，所述聚烯烴樹脂的重均分子量為30～150萬。

本發明提供了一種上述技術方案所述的電池隔膜的制備方法，包括：

將聚烯烴樹脂、無機納米顆粒和增塑劑混合擠出，得到擠出物；

將所述擠出物經流延固化，得到鑄片；

將所述鑄片進行拉伸后萃取干燥和熱定型，得到電池隔膜。

優選的，所述聚烯烴樹脂和無機納米顆粒的總質量在擠出物中的質量含量為20～40％。

優選的，所述增塑劑選自石蠟油和/或十氫萘。

優選的，所述流延固化過程中流延的溫度為20～80℃。

優選的，所述拉伸的拉伸面倍率為30～120倍。

本發明提供的電池隔膜是由聚烯烴樹脂和無機納米顆粒混合而成的微多孔膜，為了提高電池隔膜的破膜溫度及改善無機納米顆粒在增塑劑中的分散性，選用經疏水基團改性的無機納米顆粒；并且發現，含有經疏水高分子鏈改性過后的無機納米顆粒的微多孔膜破膜溫度高達180℃，同時，無機納米顆粒能夠均勻的分散在電池隔膜中；本發明通過內添加無機納米顆粒方式提高隔膜破膜溫度，同時改善隔膜“掉粉”問題；通過無機納米顆粒的加入改善隔膜電解質浸潤性。

附圖說明