[发明专利]一种大功率锂离子电池隔膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种大功率锂离子电池隔膜。 

背景技术

锂离子电池因具有高能量密度、长循环寿命、低自放电率、高开路电压、无重金属污染以及无记忆效应等优点，在新能源领域备受关注。然而大功率充/放电情况下，电池会产生大量热量，当电池内部温度达到或超过隔膜的熔融温度时极易导致电池隔膜熔断、电池短路，电池内部温度骤升，从而发生电池起火甚至爆炸等恶性事故。因此，如何提高大功率锂离子电池的使用安全性是动力锂离子电池产业发展面临的严峻挑战。 

目前是通过提高隔膜的熔断温度、增大隔膜熔断温度与闭孔温度之差来提高电池安全性。如聚丙烯/聚乙烯(PP/PE)复合隔膜：聚乙烯微孔膜具有合适的闭孔温度（大约120℃）、良好的耐热性、耐寒性；化学稳定性好；聚丙烯作为支撑层赋予隔膜较好的高温力学性能、抗刺穿性能，但聚丙烯的熔断温度在160℃左右，熔断温度与闭孔温度差太小，用作大功率锂离子电池隔膜时，由于电池内部温度骤升容易导致隔膜熔断，从而造成电池内部短路，因此其安全性有待进一步提高。表面复合陶瓷技术，即将陶瓷粉体与聚乙烯复合，如PE/纳米氧化铝复合膜等，这种复合膜既保持了隔膜优异的闭孔特性，又大大提高了隔膜的熔断温度和高温力学性能。然而，陶瓷复合膜的制备工艺复杂，成本高；并且由于复合隔膜各种组分热胀冷缩性能不同会导致隔膜循环用时界面粘结强度下降，有机/无机相分离，降低隔膜熔断温度及高温力学性能使寿命缩短等。 

发明内容

本发明针对大功率锂离子电池隔膜熔断温度不高、工艺复杂、高温力学性能不稳定等难以兼顾的问题，提供一种具有合适的闭孔温度、高温力学性能稳定、良好热缓冲性能的大功率锂离子电池隔膜。 

本发明的再一目的是提供一种具有合适的闭孔温度、高温力学性能稳定、良好热缓冲性能的大功率锂离子电池隔膜的制备方法。 

本发明的大功率锂离子电池隔膜是由将包含热相变材料的微胶囊和聚丙烯树脂、聚乙烯树脂分别混合形成共混树脂后熔融共挤出成膜，再经拉伸、定型工艺制备而成。聚乙烯赋予隔膜合适的闭孔温度，聚丙烯赋予隔膜优异的抗刺穿性能、高熔断温度以及高温力学性能稳定性；热相变材料在高温条件下的相转变过程能吸收大量的热量，赋予隔膜优异的热缓冲性能，避免电池内部温度升高过快引起的隔膜熔断与电池损坏。 

本发明的大功率锂离子电池隔膜的制备方法包括如下步骤： 

1)将聚α-甲基苯乙烯树酯分散在四氢呋喃中形成质量百分浓度为10～50%的溶液；

所述的聚α-甲基苯乙烯树酯黏均分子量为1～50万；

2) 将热相变材料溶解在水中形成质量百分比浓度为30～80%的均相溶液；

所述的热相变材料是指受热后发生相转变的材料，为甘露醇、赤藻糖醇、木糖醇、新戊二醇中的一种或大于一种的组合物；

3)将步骤2)制备的均相溶液在搅拌下缓慢加入到步骤1)所制备的溶液中，然后离心分离、干燥，得到包含有热相变材料的微胶囊；

所述的搅拌速度为100～800rpm；

所述的微胶囊中聚α-甲基苯乙烯树酯与热相变材料的质量比为0.167～3；

4)将聚乙烯树脂和聚丙烯树脂分别与步骤3)制备的微胶囊共混均匀得到聚乙烯/含热相变材料微胶囊的共混树脂或者聚丙烯/含热相变材料微胶囊的共混树脂；

所述的聚乙烯树脂的黏均分子量为10～500万；

所述的聚丙烯树脂的黏均分子量为10～100万；

所述的共混树脂中微胶囊的质量分数为10～60%；

5) 将步骤4)制备的共混树酯熔融共挤出，再经拉伸、定型而制得本发明的大功率锂离子电池隔膜；

所述的隔膜可以是PP/PE双层复合隔膜，也可以是PP/PE/PP三层复合隔膜。

本发明的有益效果

1) 本发明的大功率锂离子电池隔膜采用聚乙烯、聚丙烯作为基体材料，具有合适的闭孔温度、熔断温度、成本低廉；

2) 本发明的锂离子电池隔膜中热相变材料以微胶囊的形态存在，避免了高温下热相变材料的流失与损耗； 

3) 本发明的大功率锂离子电池隔膜含有热相变材料，高温下的相转变行为吸收电池内部产生的热量，赋予隔膜优异的热缓冲性能，避免电池内部温度骤升引起的隔膜熔断与电池损坏，大大提高了电池的安全性。

具体实施方式

实施例1