[發明專利]一種復合隔膜及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110652467.4
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113394514A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 李崢;馮玉川;劉京亮;陳凱;何泓材
• 申請（專利權）人: 蘇州清陶新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M50/417
• 分類號: H01M50/417;H01M50/426;H01M50/457;H01M50/403;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供一種復合隔膜及其制備方法和應用，所述復合隔膜包括聚烯烴基膜層、設置于所述聚烯烴基膜層兩側的聚四氟乙烯層以及設置于所述聚烯烴基膜層與聚四氟乙烯層之間的粘結層；所述聚烯烴基膜層和聚四氟乙烯層均具有多孔結構。所述制備方法包括如下步驟：(1)將粘結劑溶液涂覆于聚烯烴基膜層的兩側，得到帶有粘結層的聚烯烴基膜層；(2)在步驟(1)得到的帶有粘結層的聚烯烴基膜層的兩側，覆蓋聚四氟乙烯層，輥壓，得到所述復合隔膜。所述復合隔膜具有優異的耐熱性以及穩定性，可應用與鋰離子電池中。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池隔膜材料技術領域，具體涉及一種復合隔膜及其制備方法和應用。

背景技術

鋰離子電池是作為新型的動力能源，在實際使用過程中，電池安全成了大家普遍關心的問題。隔膜作為電池的關鍵組件之一，當電池溫度升高時，隔膜會發生收縮甚至熔融，導致正負極之間發生短路，從而引發熱失控、起火等安全問題。所以提高隔膜的耐熱性能十分重要。

目前通用的隔膜主要是聚烯烴基隔膜包括聚乙烯(PE)微孔膜和聚丙烯(PP)微孔膜等，這兩類膜的熔點分別在130℃和150℃左右，因此它們在較高溫度容易收縮或熔融。現有技術中，常使用熱熔型樹脂，例如聚四氟乙烯(PTFE)等復合聚烯烴基材層常用來提高電池的耐溫性。例如，CN108682776A通過分別對PTFE微孔膜和PE微孔膜表面進行改性處理，使PTFE微孔膜表面的親水基團和PE微孔膜表面的極性基團在復合過程中可進行氫鍵或化學鍵合，并依靠化學鍵和聚合物本身的粘結作用，使復合層進行粘合，得到的復合隔膜雖然耐熱性良好，但是復合隔膜的穩定性難以得到保證；CN102270756A公開了一種鋰離子電池用聚四氟乙烯復合隔膜。它包括隔膜，所述的隔膜由上層聚丙烯微孔膜與下層聚丙烯微孔膜或上層聚乙烯微孔膜與下層聚乙烯微孔膜所形成，其特征在于所述的上層聚丙烯微孔膜與下層聚丙烯微孔膜之間或上層聚乙烯微孔膜與下層聚乙烯微孔膜之間設有聚四氟乙烯微孔膜。該種隔膜依靠聚合物本身的粘結作用，穩定性較差；CN103474609A公開了一種疊涂復合鋰電池隔膜的制備方法，該方法是對涂敷基膜PE膜進行接枝改性后再上下兩面重疊經接枝改性后的PTFE微孔膜，然后將重疊的三層膜進行高溫熱復合，最后將復合在一起的三層膜浸入陶瓷漿料中獲得陶瓷隔膜通過接枝將PTFE膜復合到聚乙烯基膜上，隔膜耐熱效果得到了很好的提高，但是接枝率低，工藝流程復雜，不利于工業化生產。

因此，如何提高聚烯烴與聚四氟乙烯復合隔膜的粘結強度、提高復合隔膜的耐熱性能及鋰電池的安全性能、簡化制備工藝成了本領域技術人員急需解決的問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種復合隔膜及其制備方法和應用，本發明通過在聚烯烴基膜層的兩側設置粘結層，在粘結層上覆蓋聚四氟乙烯層，這樣可以提高復合隔膜的粘結強度和耐熱性能，從而提高鋰電池的安全性能，有利于鋰電池的大規模推廣使用。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種復合隔膜，所述復合隔膜包括聚烯烴基膜層、設置于所述聚烯烴基膜層兩側的聚四氟乙烯層以及設置于所述聚烯烴基膜層與聚四氟乙烯層之間的粘結層；所述聚烯烴基膜層和聚四氟乙烯層均具有多孔結構。

在聚烯烴基膜層與聚四氟乙烯層之間通過設置粘結層，使得復合隔膜的機械粘結性增強，同時采用聚四氟乙烯覆蓋在聚烯烴基膜層兩側的層級結構，可以賦予復合隔膜優異的耐熱性能和安全性能。

本發明中，所述復合隔膜的厚度為6.5～15μm，例如可以為7μm、7.5μm、8μm、8.5μm、9μm、9.5μm、10μm、10.5μm、11μm、11.5μm、12μm或13μm，以及上述點值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。