[发明专利]复合多孔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔膜及其制造方法，具体而言涉及一种有机无机复合多孔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池已经渗透到生活的方方面面，除广泛用于日常熟知的手机、笔记本电脑以及MP3等数码电子产品外，近年在电动车、电动自行车、电动工具等一些大功率动力电池方面也已经开始使用。动力锂离子电池具有比通讯锂离子电池更高的功率/能量密度，对动力锂离子电池的安全性能提出了更高的要求。隔膜在锂离子电池中起着阻隔正负极和提供锂离子传输通道的作用，而隔膜的高温热稳定性能将直接影响动力锂离子电池的安全性能。

目前市场化的锂离子电池隔膜主要为适合通讯锂离子电池使用的聚烯烃隔膜包括单层聚乙烯、单层聚丙烯以及三层的聚烯烃复合膜。由于聚乙烯的熔点约130℃，聚丙烯熔点约160℃，在电池局部温度升高到聚烯烃的熔点以上时，有可能因隔膜的熔断而导致正负极之间直接形成短路，所以以聚烯烃材质的隔膜无论是单层隔膜还是三层复合膜在动力锂离子电池中使用时均存在潜在的安全隐患，隔膜的高温热稳定性能仍然有待提高。

针对市场化的聚烯烃隔膜存在的熔点低的问题，在CN1735983、CN1679182、CN1717820、CN1717821、CN1883063、CN1868012、CN1638850和CN1851957中公开了几种以非织或纺织的聚合物纤维或玻璃纤维为载体，在载体中和表面含不导电的无机涂层的复合隔膜及其制造方法，利用无机涂层提高隔膜的高温稳定性能。但这些以非织或纺织纤维为载体的复合隔膜，由于纤维的堆积形成大的孔隙，复合隔膜中可能会存在与电极材料尺寸相当的微米级孔道，脱落的电极材料充放电过程中有可能在电极间迁移而引起电池性能的降低甚至短路，存在安全隐患。

现有市场化的聚烯烃隔膜孔径通常为30-100nm，小于电极材料的颗粒尺寸，能有效的阻隔脱落的电极材料在电池内部的迁移，因此为了解决以纤维为载体形成的复合隔膜中存在的大孔问题，很多专利开展了以聚烯烃隔膜为载体的复合隔膜的研究。在CN101662042中公开了一种能与电解液形成凝胶的复合隔膜的制造方法。在CN101931070中公开了一种适合于钒电池的有机无机复合质子交换膜的制造方法。在CN101989651中公开了一种含离子聚合物的交联陶瓷涂层隔膜及其制备方法。在CN101281961中公开了一种锂离子电池隔膜的涂层组合物，可用于涂覆聚烯烃隔膜。在CN101317284中公开了一种以无机多孔颗粒与粘合剂在多孔基板表面涂覆形成的复合隔膜。在CN101343374中公开了一种在聚烯烃隔膜表面涂覆温敏涂层制备复合隔膜的方法。聚烯烃隔膜孔隙率通常30-70％，微孔的尺寸小于200nm，在上述公开的方法中，由于涂覆的过程中涂层溶液渗入到微孔中会堵塞微孔，导致形成的复合隔膜孔隙率降低，影响锂离子在微孔通道中的传输性能。因此，需要新的复合隔膜及其制备方法，才能很好的保证动力锂离子电池隔膜的性能。本发明提供一种以市场化的聚烯烃隔膜为基础的适合动力锂离子电池使用的复合隔膜及其制备方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明的第一方面提供一种复合多孔膜，包括多孔膜基体和无机颗粒和/或温敏性颗粒以及粘合剂，所述无机颗粒和/或温敏性颗粒通过粘合剂粘结在所述多孔膜基体一侧或两侧，从而形成独立的无机颗粒涂层或温敏性颗粒涂层或无机颗粒和温敏性颗粒的混合涂层，其中所述多孔膜基体内部的孔中没有粘合剂或无机颗粒或温敏性颗粒。

根据本发明第一方面的复合多孔膜，其中所述多孔膜基体为聚烯烃多孔膜。所述聚烯烃多孔膜的厚度为15至40μm。用于本发明的多孔膜基体可以是市售的常规锂离子电池隔膜，例如美国Celgard公司的干法单向拉伸的聚烯烃隔膜，日本东燃公司的湿法聚乙烯隔膜，以及国产双向拉伸的聚丙烯隔膜等。

根据本发明第一方面的复合多孔膜，其中所述多孔膜基体的孔隙率大于30％，优选为35％至70％，更优选为40％至60％。

根据本发明第一方面的复合多孔膜，其中所述无机颗粒涂层和/或温敏性颗粒涂层和/或无机颗粒和温敏性颗粒的混合涂层的厚度为1至20μm，优选为3至15μm。

根据本发明第一方面的复合多孔膜，其中所述无机颗粒在所述无机颗粒涂层和/或无机颗粒和/或温敏性颗粒混合涂层中的含量为0重量％-95重量％，优选20重量％-90重量％，更优选30重量％-70重量％。