[發明專利]一種陶瓷顆粒致孔芳綸纖維涂覆的鋰離子電池復合隔膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202210320515.4
• 申請日: 2022-03-29
• 公開（公告）號: CN114614196A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 徐立洋;陳萌;謝玉虎
• 申請（專利權）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: H01M50/403
• 分類號: H01M50/403;H01M50/434
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 周靜

本發明公開了一種陶瓷顆粒致孔芳綸纖維涂覆的鋰離子電池復合隔膜及其制備方法，該復合隔膜的制備方法包括以下步驟：將芳綸纖維和陶瓷顆粒加入至油性溶劑中并混合均勻，得到涂覆料；在基膜的一面進行涂覆料涂覆，將涂覆后的基膜浸入凝固浴中進行凝固；凝固完成后將基膜浸入蝕刻液中進行蝕刻處理，在基膜的表面形成多孔芳綸纖維涂層，最后經干燥得到目標產品。本發明通過引入陶瓷顆粒作為涂層造孔劑，并可通過調整陶瓷顆粒粒徑的大小可調節多孔芳綸纖維涂層的孔徑分布，工藝簡單；此外，當陶瓷顆粒被蝕刻不完全時，剩余的陶瓷顆粒在涂層中也可起到骨架支撐作用，進一步提高復合隔膜的耐熱性能，制備得到性能優異的復合隔膜。

技術領域

本發明涉及鋰離子隔膜涂覆技術領域，特別涉及一種陶瓷顆粒致孔芳綸纖維涂覆的鋰離子電池復合隔膜及其制備方法。

背景技術

在鋰離子電池中，隔膜是四大主材之一，其主要作用是實現電池內部鋰離子的運輸傳導；同時隔絕電子傳導，防止電池正負極短接造成短路。隔膜的性能既決定了電池的界面結構、內阻、容量、循環等電性能，又對電池的安全性能起到至關重要的影響。電池的種類不同，采用的隔膜也不同。對于鋰電池系列，由于電解液為油性溶劑體系，因而需要有耐油性溶劑的隔膜材料，一般采用高強度薄膜化的聚烯烴多孔膜。鋰離子電池隔膜結構復雜，牽一發動全身，主要技術參數有：厚度、孔隙率、透氣度、熱收縮、拉伸強度、穿刺強度、延伸率、孔徑大小及分布、閉孔破膜溫度、接觸角等。

鋰離子電池隔膜由高分子聚合物經拉伸形成，在拉伸過程中實現了隔膜的機械強度-拉伸強度性能，同時使其不可避免的在拉伸方向具有熱收縮現象。正是因為這一特點，電池在高溫下容易因為隔膜收縮引起短路進而造成熱失控；另一方面在隔膜被刺穿的情況下，短路放熱造成隔膜破損面積增大，進一步加快隔膜熱失控風險。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種陶瓷顆粒致孔芳綸纖維涂覆的鋰離子電池復合隔膜及其制備方法，該電池復合隔膜的表面為多孔芳綸纖維涂層，該多孔芳綸纖維涂層具有高孔隙率、超小熱針刺破損面積、較低的閉孔溫度以及較高的破膜溫度，可有效地改善鋰離子電池針刺等安全性能。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種陶瓷顆粒致孔芳綸纖維涂覆的鋰離子電池復合隔膜的制備方法，包括以下步驟：

將芳綸纖維和陶瓷顆粒加入至油性溶劑中并混合均勻，得到涂覆料；優選的，所述芳綸纖維為間位芳綸、對位芳綸中的至少一種；所述陶瓷顆粒的D50為100-3000nm；所述陶瓷顆粒的材質為二氧化硅或三氧化二鋁；所述陶瓷顆粒和芳綸纖維的質量比為0.1-5：1；所述油性溶劑包括NMP、DMAC、丙酮中的至少一種。

在基膜的一面進行涂覆料涂覆，將涂覆后的基膜浸入凝固浴中進行凝固；優選的，所述基膜的材質為PP、PE、PET或PI；其中所述基膜的孔隙率為30-60％。

凝固完成后將基膜浸入蝕刻液中進行蝕刻處理，在基膜的表面形成多孔芳綸纖維涂層，最后經干燥得到目標產品。優選的，所述蝕刻液為質量分數為2-80wt％的氫氟酸；所述蝕刻處理的溫度為10-50℃。

本發明還公開了一種陶瓷顆粒致孔芳綸纖維涂覆的鋰離子電池復合隔膜，其是采用上述所述的制備方法制備所得。

與現有技術相比，本發明有益效果如下：