[發(fā)明專利]具有熱關(guān)斷效應(yīng)的鋰離子電池用復(fù)合隔膜及其制備方法

在審

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• 申請日: 2022-12-07
• 公開（公告）號: CN115714239A
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李雪;黃恩德;劉浩;李春倩;陳曉堃
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東卓高新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M50/457
• 分類號: H01M50/457;H01M50/489;H01M10/0525;H01M10/42;H01M50/403;H01M50/414;H01M50/417;H01M50/426;H01M50/434;H01M50/451
• 代理公司: 廣東科言知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44671
• 代理人: 田小偉

本發(fā)明涉及隔膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有熱關(guān)斷效應(yīng)的鋰離子電池用復(fù)合隔膜及其制備方法。鋰離子電池用復(fù)合隔膜包括熱關(guān)斷涂膠層、聚合物多孔基膜和陶瓷涂層，所述熱關(guān)斷涂膠層設(shè)置于聚合物多孔基膜的背面，所述陶瓷涂層設(shè)置于聚合物多孔基膜的正面；所述熱關(guān)斷涂膠層由熱關(guān)斷漿料制成，所述熱關(guān)斷漿料包括骨架原料、低熔點高分子材料、粘合劑、穩(wěn)定劑、潤濕劑和分散劑。復(fù)合隔膜在保證其他鋰離子電池用復(fù)合隔膜的基本性能不受影響的情況下，能較低溫度下，如約130℃溫度下，能起到隔膜自身熱關(guān)斷作用，其制備方法便于控制，生產(chǎn)效率高，有利于規(guī)模化大生產(chǎn)，制備的鋰離子電池用復(fù)合隔膜具有自身熱關(guān)斷效應(yīng)，性能優(yōu)越。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隔膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有熱關(guān)斷效應(yīng)的鋰離子電池用復(fù)合隔膜及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著鋰離子電池技術(shù)的不斷發(fā)展，對電池的容量、循環(huán)性能和充放電電流密度提出了更高的要求，因此電池的安全就顯得格外的重要。鋰離子電池隔膜作為鋰離子電池的重要組成部分，其熱安全性能直接影響著電池的安全性能。現(xiàn)如今，人們研究隔膜的熱安全性，主要從提高隔膜的自身抗熱收縮性能(如涂覆無機陶瓷涂層等)，很少去研究如何在熱失控的情況下，怎么去抑制熱失控的進一步發(fā)生(熱失控后，由于隔膜存在微孔，鋰離子能繼續(xù)在其中發(fā)生遷移，電池內(nèi)的反應(yīng)仍在繼續(xù)，但由于材料本身的導(dǎo)熱系數(shù)較低，熱量會出現(xiàn)聚集，電池內(nèi)部的溫度會繼續(xù)升高，隔膜會熔化而導(dǎo)致正負(fù)極直接短路，熱失控進一步惡化)。因此，迫切需要開發(fā)出一款能在較低溫度下(約130℃)起到熱關(guān)斷作用(抑制熱失控的進一步發(fā)生)的鋰離子電池隔膜。

目前，在熱關(guān)斷涂膠層的開發(fā)中，大多是將低熔點樹脂與耐熱粒子、粘結(jié)力互混，形成具有熱關(guān)斷+耐熱效果的熱關(guān)斷涂膠層。如專利公開號為CN111653716A的中國專利，公開了一種具有可逆熱關(guān)斷性能的隔膜及其制備方法和應(yīng)用，將可逆熱膨脹高分子微球與耐熱粒子、粘結(jié)劑互混，然后涂覆于隔膜表面形成可逆熱關(guān)斷隔膜，這其中可逆熱膨脹高分子微球的含量優(yōu)選占到整個涂層的50-85％，其含量是相當(dāng)高的，這樣會對涂層整體的熱收縮影響比較大；另外，這50-85％的可逆熱膨脹高分子微球也會占據(jù)涂層一定的厚度，導(dǎo)致鋰離子在遷移過程中路徑變長，鋰離子的傳輸阻抗變大。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種具有自身熱關(guān)斷效應(yīng)的鋰離子電池用復(fù)合隔膜，該鋰離子電池用復(fù)合隔膜在保證其他鋰離子電池用復(fù)合隔膜的基本性能不受影響的情況下，能較低溫度下能起到隔膜自身熱關(guān)斷作用。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有自身熱關(guān)斷效應(yīng)的鋰離子電池用復(fù)合隔膜，該鋰離子電池用復(fù)合隔膜的制備方法便于控制，生產(chǎn)效率高，有利于規(guī)模化大生產(chǎn)，制備的鋰離子電池用復(fù)合隔膜具有自身熱關(guān)斷效應(yīng)，性能優(yōu)越。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種具有熱關(guān)斷效應(yīng)的鋰離子電池用復(fù)合隔膜，包括熱關(guān)斷涂膠層、聚合物多孔基膜和陶瓷涂層，所述熱關(guān)斷涂膠層設(shè)置于聚合物多孔基膜的背面，所述陶瓷涂層設(shè)置于聚合物多孔基膜的正面；所述熱關(guān)斷涂膠層由熱關(guān)斷漿料制成，所述熱關(guān)斷漿料包括如下質(zhì)量百分比的原料：骨架原料3-10％、低熔點高分子材料3-7.5％、粘合劑1-3％、穩(wěn)定劑10-15％、潤濕劑0.1-0.2％、分散劑0.1-0.3％，余量為去離子水，以上原料的質(zhì)量百分比之和為100％。

進一步的，所述陶瓷涂層的正面設(shè)置有膠粘層，所述膠粘層為PDVF膠層或者PMMA膠層。本發(fā)明可以根據(jù)需要在陶瓷涂層的正面設(shè)置膠粘層，也可以不設(shè)置膠粘層。

進一步的，所述陶瓷涂層采用無機填料，所述無機填料為氧化鋁、氧化硅、氧化鈦、勃姆石、氫氧化鎂或氫氧化鋁中的至少一種。本發(fā)明的陶瓷涂層可保證隔膜熱收縮性能。所述無機填料的粒徑為0.5-1.0μm。

進一步的，所述骨架原料為PMMA及其共聚物和PVDF及其共聚物中的至少一種。