[发明专利]复合膜、制备方法和电池

说明书

技术领域

本申请涉及二次电池领域，尤其涉及一种复合膜、其制备方法以及一种电池。

背景技术

近年来，笔记本电脑、手机、数码相机和摄像机等便携式移动设备日益普及，并且向着小型化、轻薄化的方向发展。同时，电动自行车、混合动力电动汽车和纯电动汽车也发展迅速，开始大规模商业化。与之对应的是，作为这些工具的动力源，电池的容量和能量密度的要求也更高。以锂离子电池为代表的二次电池具有比能量高、循环次数多的特点，不仅在各种便携式移动设备方面得到广泛应用，在电动车等中大型电动设备方面也有大规模应用。但是，锂离子电池在短路、过充、挤压等滥用条件下会发生起火甚至爆炸，造成财产损失和人员伤亡。锂离子电池的安全问题一直是制约锂离子电池更大规模应用的障碍。

作为锂离子电池的隔离膜，以聚烯烃微孔膜为代表的隔离膜在锂离子电池中起到隔离正/负极片和提供离子传导通道的作用，其性能对于锂离子电池的安全性能与电性能都有重要影响。

聚烯烃微孔膜在电池内部发生短路、过充等情况造成温度升高时，会发生热熔融而使其内部微孔关闭，微孔结构变成无孔结构，使电阻急剧上升，电极反应停止，起到关闭（shutdown）作用。然而，随着便携式设备轻薄化和大型电动汽车的普及，锂离子电池的能量密度不断增高，这不仅要求隔离膜具有关闭作用，而且要求隔离膜耐热。而聚烯烃微孔膜无法满足高容量电池对于隔离膜耐热的安全要求。

发明内容

本申请要解决的主要技术问题是，针对上述问题提供一种较现有聚烯烃微孔膜具有更高耐热性的复合膜，制备该复合膜的方法和包括该复合膜的电池。

为实现上述目的，本申请提供了一种复合膜，该复合膜以聚烯烃微孔膜为基膜，且在该基膜的至少一个表面上具有包含耐高温聚合物的多孔层，该耐高温聚合物包含如式I所示的二氮杂萘酮联苯结构，其中，R₁、R₂、R₃、R₄可以相同或不同，分别选自氢、卤素取代基、烷基、烷氧基、苯基及苯氧基。

进一步的，上述耐高温聚合物为含如式Ⅱ所示重复结构的耐高温聚合物：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄可以相同或不同，分别选自氢、卤素取代基、烷基、烷氧基、苯基及苯氧基；

Ar选自以下A、B、C和D的至少一种：

D中R为氢、卤素取代基、烷基、烷氧基、苯基或苯氧基。

在本申请的一种实施方式中，上述耐高温聚合物可选自杂萘联苯聚醚砜、杂萘联苯聚醚酮、杂萘联苯聚醚砜酮、杂萘联苯聚芳腈和含均三嗪环的杂萘联苯聚芳醚等中的一种或几种。

进一步的，上述耐高温聚合物的玻璃转变温度大于等于200℃。

进一步的，上述耐高温聚合物的重均分子量为1×10⁴-1×10⁶。优选的，该重均分子量为1×10⁴-2×10⁵。

在本申请的一种具体实施方式中，上述复合膜中的多孔层还包含有无机粒子。

具体的，上述无机粒子可选自氧化铝、氢氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化镁、氢氧化镁、氧化锆、钛酸钡、氧化铈等中的一种或几种。

进一步的，上述多孔层中，无机粒子的重量为耐高温聚合物重量的1%-85%。

进一步的，上述无机粒子的平均粒径为0.1μm-2μm。

在本申请的一种具体实施方式中，上述复合膜中的多孔层厚度为1-20μm。

在本申请的一种具体实施方式中，上述复合膜中的多孔层具有大于等于50%的孔隙率。

同时，本申请还提供了上述复合膜的制备方法，该方法包括：配置含有所述耐高温聚合物的聚合物溶液作为涂布浆料，将所述涂布浆料施加到所述基膜的至少一个表面上，再使涂布浆料从聚合物溶液发生聚合物富相和贫相的相分离，形成具有多孔层的复合膜。

在本申请的一种具体实施方式中，上述方法包括：将含有耐高温聚合物、无机粒子、至少一种可以溶解耐高温聚合物的良溶剂和至少一种不能溶解耐高温聚合物的贫溶剂的涂布浆料施加到基膜的至少一个表面上，进行干燥形成具有多孔层的复合膜。