[发明专利]一种锂离子电池用复合隔离膜及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及聚合物锂离子电池用电极的制备，特别涉及一种锂离子电池用复合隔离膜及其制备方法。

背景技术：

锂离子电池的隔离膜作为影响电池安全性的一个关键部分，目前市面上以PP-PE-PP多层结构膜为主，均来自于日本和美国。目前商品化的多层结构隔离膜存在孔隙率低、吸液少、熔点较低、安全性差等问题。本发明提出的新型隔离膜具有高熔点、高孔率、高强度等特点，因而不仅能满足动力电池所需大功率充放电性能，还能有效地避免由隔离膜高温收缩造成正负极接触而短路的隐患，提高电池的安全性能。因此，本发明对于开发一种安全型动力电池有着重要的应用价值。

发明内容：

本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出一种具有高孔隙率、高吸液率、高保液率、孔径均匀、韧性好、适合于大功率动力聚合物锂离子电池用复合隔离膜及其制备方法。

一种锂离子电池用复合隔离膜，其特征是将隔离膜所需各组分物料在酮类或羧酸酯类有机溶剂中，真空搅拌配制成隔离膜浆料，再以湿法辊刮连续涂布法在麦拉片载体上或电池的正极板或负极板上直接制得厚度为20-100μm的膜层。

隔离膜的骨架材料为有机材料-聚偏氟乙烯，质量百分比为70%-80%，添充料为无机材料-纳米二氧化钛或二氧化硅或三氧化二铝，质量百分比为10%-15%。

在制膜浆料中还含若干比例的增塑剂、偶联剂、造孔剂等。增塑剂采用邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛脂或间苯二甲酸二丁酯，含量为3%-5%（wt）；偶联剂采用乙烯基三硅烷、聚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、甲基丙烯酰氧基硅烷中选一种或两种，含量为3%-5%（wt）；造孔剂采用邻苯二甲酸二乙酯和邻苯二甲酸二甲酯混合液[1：1~2（wt）]，含量为5%-8%（wt）。

隔离膜的厚度可以通过改变浆料的粘度及辊刮工艺任意控制，动力车用电池的隔离膜厚度通常选为60-80μm。

所得隔离膜再经萃取处理，可以得到具有三维多孔结构的动力车电池用隔离膜，萃取液采用甲醇或乙醇。

锂离子电池用复合隔离膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：制备隔离膜浆料，将隔离膜浆料的各组分按配比混料，在有机溶剂中负压下搅拌均匀配制成浆料；

步骤2：湿法辊刮涂布法制备成膜，采用涂布机进行制备，涂层厚度为20至80μm；

步骤3：采用萃取法进行相分离制得三维多孔结构的膜层。萃取剂为甲醇或乙醇，萃取温度为40℃，萃取室真空度为-0.06Mpa，微波振动频率为30-40Hz，萃取经三级完成，一级、二级、三级萃取室中萃取剂浓度分别为91%、95%、98%，萃取时间分别为45min、50min、60min。

本发明的有益效果在于：

本发明所制膜层热稳定性好，热膨胀小，其主要性能指标：溶胀比37%、抗拉强度≥26Mpa、离子导电性2.4ms/cm，且在高温环境下（130℃）仍可保持并保持结构完整性，热蠕变形小，经相分离所成的微孔为三维立体高绕度、高曲度，孔隙率约为55±5%左右,比表面积高达97m2/g(PP-PE-PP为9.4m2/g)；孔径约为0.1-2μm；吸液率为PP-PE-PP传统结构膜的150%；保液率≥54%，此膜的特点完全不同于PP-PE-PP结构膜，具有三维多孔态结构，网络状支撑，具有高孔隙率、高吸液率、高保液率、孔径均匀，韧性好，能够提高电池内离子交换率、离子电导率、减少化学摩擦电阻、降低交换产热、适合于大功率充放电、而且此时产生的热量很小，具有极佳的高分子表面性能，高温蠕变小，高温下仍能继续保持结构的完整性，而不至于变形，高孔隙率和高扭曲度的独特组合 ，制得的锂电池电阻值低于工业界的平均水平，使其具有了更多的功能性因而电池的安全性能得到根本保障。