[发明专利]聚四氟乙烯锂离子电池隔膜及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚四氟乙烯锂离子电池隔膜及制备方法

背景技术

锂离子电池具有高比能量、长循环寿命、无记忆效应的特性；不含铅、镉等有害物质，不污染环境，属绿色环保电池；又具有安全、可靠且能快速充放电等优点，因而成为近年来新型电源技术研究的热点。锂离子电池可广泛用于便携式电子产品，如：手机、笔记本电脑、摄录像机等所需的充电电池，还可作为电动汽车和混合动力车所需的动力电源等。锂离子电池发展极快，深受各国所重视。锂离子电池主要由正负电极材料、电解质及隔膜组成。在锂离子电池正极与负极之间有一膜材料，通常称为隔膜，它是锂离子电池的重要组成部分。隔膜的主要作用是：(1)、隔离正、负极并使电池内的电子不能自由穿过；(2)、能够让离子(电解质液中)在正负极间自由通过。锂离子电池中隔膜性能的优劣决定电池性能的好坏，隔膜的发展及性能的提高促进着电池的发展及性能的提高。

目前商品化锂离子电池的隔膜材料主要仍采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜或在聚乙烯、聚丙烯微孔膜基础上涂覆改性材料形成的复合膜。如据《中国科技产业》2003年第1期报道，我国已开发出以聚丙烯为主要原料，经熔融、拉伸、热定型等工艺，制备出微孔聚丙烯锂离子电池隔膜材料。如公开号为CN1481036A的专利“一种无萃取复合聚合物锂离子电池隔膜及制备方法”即是在聚乙烯、聚丙烯微孔膜网架上涂布填充基体而形成的复合膜。又如公开号为CN101271965A的专利“锂离子电池隔膜及其制备方法”，公开号为CN 1978037A的专利“聚烯烃微多孔膜的制造方法”，公开号为CN 101271967A的专利“一种热稳定性锂离子电池隔膜”等均是以聚乙烯或聚丙烯为主体材料来制备锂离子电池隔膜。然而，我国虽然已经掌握了生产隔膜的技术，但是隔膜设备的投资需要上亿的资金。所以到目前为止形成工业化规模生产的还很少。同时，根据资料显示聚乙烯、聚丙烯锂离子电池膜也存在许多缺点，比如吸液性较差，不利于锂离子迁移，造成电池大电流充放困难；聚丙烯难于粘接，使隔膜与正负极板结合不紧密，影响比能量；生产成本高，设备复杂，价格较高等。

目前国内生产聚四氟乙烯微滤膜生产工艺已日趋成熟，如公开号为CN1102748A的专利“聚四氟乙烯多孔膜及其制造方法”介绍的将聚四氟乙烯未烧成体在特定温度下拉伸，制成的聚四氟乙烯多孔膜，主要适用于捕集在半导体工业等的清洁室中使用的空气等气体中的悬浮微粒。又如申请号941120570的“用聚四氟乙烯制备多孔膜”和申请号951133470的“聚四氟乙烯多孔膜的制造方法”两项发明专利介绍的将聚四氟乙烯树脂经过扩张成膜，在特定温度和时间下定型所制的膜，主要应用于加工防水透气的复合织物。聚四氟乙烯，俗称塑料王，具有耐高、低温；耐强酸、碱和有机溶剂；抗氧化能力强等特点。用聚四氟乙烯制成的微滤膜，具有电池隔膜所需的较高孔隙率，较低的电阻，较高的抗撕裂强度，良好的弹性等性能，而且还具有良好的化学稳定性和热稳定性，在125℃强酸、强碱和强氧化还原环境中性能稳定，比聚乙烯、聚丙烯微孔膜性能更优良，尤其是其良好的抗氧化还原性能对提高锂离子电池的使用寿命和使用安全性更具优越性。但由于聚四氟乙烯的熔点高于聚乙烯、聚丙烯，所以在电池过热自熔，关闭微孔，终止放电方面需要通过复合低熔点聚合物来解决。

发明内容

本发明的目的是公开一种聚四氟乙烯锂离子电池隔膜及制备方法，它是以聚四氟乙烯多孔膜做基材，在聚四氟乙烯多孔膜的一个或两个表面浸渍、涂布或喷涂一层聚合物，干燥热压定型而成复合膜。聚四氟乙烯多孔膜具有较高的抗撕裂强度，良好的化学稳定性、热稳定性和抗氧化性，可提高锂离子电池的使用寿命和使用安全性。聚合物涂层遇高温能熔融关闭膜孔，使隔膜变为绝缘体，防止电解质通过，从而达到遮断电流终止放电的目的，提高电池的使用安全性。

本发明的方法采用如下技术方案实现：

本发明公开的聚四氟乙烯锂离子电池隔膜及制备方法，先将聚四氟乙烯树脂通过双向拉伸制膜技术，制成膜厚为10μm～50μm，平均孔径在0.1μm～15μm的多孔膜，然后在其一面或二面涂覆聚合物材料悬浮液，干燥固定后用80℃～100℃的加热辊热压成型后形成复合隔膜，所制备的隔膜，膜厚度为15μm～60μm，其平均孔经在0.01μm～10μm，膜孔自闭温度100℃～140℃。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1：