[發明專利]一種具有雙重互穿網絡結構的鋰電池隔膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202210685693.7
• 申請日: 2022-06-17
• 公開（公告）號: CN114784461B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 王緒;田慧婷;吳思瑤;范建國;楊雄
• 申請（專利權）人: 寧波長陽科技股份有限公司
• 主分類號: H01M50/457
• 分類號: H01M50/457;H01M50/417;H01M50/403;H01M50/489;C08J9/36;C08L23/06
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 樊錚

本發明公開了一種具有雙重互穿網絡結構的鋰電池隔膜及其制備方法，包括多孔聚烯烴基膜、涂覆在多孔聚烯烴基膜一側或兩側的交聯偏氟乙烯類聚合物層以及涂覆在交聯偏氟乙烯類聚合物層外側的交聯丙烯酸類樹脂層；交聯偏氟乙烯類聚合物層由第一涂覆漿料涂覆得到，第一涂覆漿料的組分包括偏氟乙烯類聚合物、交聯劑、引發劑、分散劑、潤濕劑及水；交聯丙烯酸類樹脂層由第二涂覆漿料涂覆得到，第二涂覆漿料的組分包括丙烯酸類樹脂、交聯劑、引發劑、耐高溫助劑、分散劑、潤濕劑及水。本發明在基膜表面構筑具有三維網絡結構的涂層，可提升隔膜透氣性和吸液率；且涂層之間及涂層與基膜之間可以形成互穿網絡結構，可提升隔膜強度和耐溫性。

技術領域

本發明涉及鋰電池隔膜技術領域，尤其是涉及一種具有雙重互穿網絡結構的鋰電池隔膜及其制備方法。

背景技術

電池隔膜作為液態鋰離子電池中，除了正極、負極、電解液之外的重要組成部分，在電池中起到至關重要的作用。電池隔膜材料是一層含有大量微孔結構的絕緣膜，主要組成為絕緣性的烯烴聚合物材料。隔膜主要作用有兩點：一是隔離電池中正負極，防止兩極直接接觸短路，同時在保證安全的前提下需要最大程度的薄，以減小兩極間的距離，降低電池內阻；二是能夠儲存并保持足夠的電解液，微孔結構允許電解液中Li⁺自由通過，實現Li⁺在正負極之間快速傳輸。因此，電池隔膜的耐溫性、對電解液的浸潤性、對電極的粘結性等性能可以直接影響鋰電池的容量、循環性能和充放電電流密度等關鍵性能。

電池隔膜的主流制備方法分為三類：干法單向拉伸隔膜，干法雙向拉伸隔膜，濕法雙向拉伸隔膜。目前在動力汽車領域主要采用的為濕法涂覆雙向拉伸聚乙烯隔膜。由于聚乙烯的熔點僅為130℃，且聚乙烯的表面能較低，導致濕法聚乙烯隔膜的耐溫性較差，破膜溫度較低，同時對電解液的浸潤性不佳，對電極的粘結性也較低，這些都難以滿足高能量密度電池的需求。目前，一般通過在濕法聚乙烯隔膜表面涂覆無機、有機或有機/無機復合涂層的方法對隔膜的各項性能進行改善。例如，在中國專利文獻上公開的“一種復合鋰離子電池隔膜及其制備方法”，其公開號CN104269505A，所述復合鋰離子電池隔膜包括基膜和涂布于基膜單側或雙側的涂層，所述涂層由漿料經涂布、烘干后獲得，所述漿料按照重量百分比計含有20-60%的基料，余量為去離子水，所述基料由以下質量份的物質組成，增稠劑0.2-4、無機納米分散劑0.2-3、聚合物粘合劑1-5、納米氧化鋁和納米硫酸鋇合計88-98，其中納米氧化鋁和納米硫酸鋇質量比為1:1-10。

然而，現有技術中的涂覆隔膜仍存在諸多問題。例如，涂層漿料中的無機粉體雖然可以提升隔膜的耐高溫性能，但在涂覆后會遮蓋聚烯烴基膜表面的孔道，對隔膜的透氣性產生較大影響；并且常用的聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等粘結劑組分的溶脹系數都比較大，長期浸潤在電解液中會發生溶脹，使得制備的隔膜粘結性能降低，電池內阻變大。

發明內容

本發明是為了克服現有技術的鋰電池隔膜存在的上述問題，提供一種具有雙重互穿網絡結構的鋰電池隔膜及其制備方法，在基膜表面涂覆不同漿料，通過構筑三維網絡的形式，可有效避免涂層堵孔和溶脹的情況，且形成的三維網絡之間及與基膜的孔道之間可以形成互穿網絡結構，有效提升隔膜的內聚力，避免了涂層從基膜表面脫落，也進一步提高了隔膜的耐熱性。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：