[发明专利]一种隔离膜及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种隔离膜及其制备方法。所述隔离膜包括多孔基膜、耐热聚合物和氧化物填料。

技术领域

本发明涉及电化学领域，尤其涉及一种耐热型隔离膜及其制备方法和用途。

背景技术

由于具有较好的化学稳定性和优异的物理性能，微孔聚乙烯膜被广泛的应用于二次锂离子电池，如：手机电池、笔记本电池、电动工具电池及动力汽车电池。在锂离子电池中，隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响着电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高锂离子电池的综合性能具有重要的作用。

目前，随着动力汽车在生活中的广泛应用，由于较大数量串并联电池组的出现，锂离子电池的一致性和安全性能备受关注，而锂离子电池中作为隔断正负极材料的隔膜对电池的安全性的要求则越来越高，尤其是隔膜的耐高温性能和与正负极界面间接触性能。而锂离子电池使用的隔膜一般为聚烯烃基微孔膜，由于这种聚烯烃基微孔膜熔点低于150℃，故其容易带来以下缺陷：当电池温度因内部或外部因素而升高时，这种隔膜会收缩或熔融，使得隔膜的体积变化。隔膜的收缩或熔融导致正极和负极之间的直接接触，从而产生内部短路，进而引起电池鼓胀、燃烧、爆炸等意外事故的发生。

为了克服目前单层隔膜的耐热性带来的机械稳定性差的原因，现有厂商利用熔点高的PP在两边做支撑结构，熔点低的PE在中间起熔断闭孔作用，当PE闭孔后，由于热惯性作用，电池温度即使继续升高，高的PP熔点也可以起到一定的缓冲作用，可以增强隔膜的安全性。但上述方法制备的隔膜有一定的缺点，如聚烯烃隔膜在一定的温度下虽然其可以通过闭孔来隔断，但其自身的机械强度受到了一定的影响。因此本领域迫切需要能够提高隔膜材料的耐热性能和其整体机械强度的新方法。

发明内容

本发明旨在提供一种耐热型锂离子电池用的隔离膜及其制备方法。

在本发明的第一方面，提供了一种隔离膜，所述隔离膜包括多孔基膜、耐热聚合物和氧化物填料；所述耐热聚合物选自下述的一种或两种以上：芳香族聚酰胺类、聚酰亚胺类、聚酰胺类、聚苯硫醚类、聚砜类、聚酮和聚醚酰亚胺；所述氧化物填料选自三氧化二铝、γ-氢氧化铝、二氧化硅、或氧化镁；所述氧化物填料的粒径为0.1-1.5μm；优选0.1-1.0μm。

在本发明的第二方面，提供了一种如上所述的本发明提供的隔离膜的制备方法，所述方法包括步骤：

(1)使耐热聚合物和氧化物填料在溶剂中形成复合物；

(2)将复合物涂覆于多孔基膜上；和

(3)干燥后得到如上所述的本发明提供的的隔离膜。

在另一优选例中，步骤(1)中，所述耐热聚合物和氧化物填料的质量比为100﹕(3-30)；更优选为100﹕(5-25)；最优选为100﹕(5-10)。

在另一优选例中，步骤(1)中所述的溶剂选自下述的一种或两种以上：N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、四氢呋喃(TFH)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、和二甲基亚砜(DMSO)；更优选地，所述溶剂中含有助溶剂；所述助溶剂为氯化锂和/或氯化钙。

在另一优选例中，步骤(3)所述的干燥包括将涂覆了复合物的多孔基膜干燥后在去离子水中静置，然后再进行二次干燥。

在本发明的第三方面，提供了一种如上所述的本发明提供的隔离膜在制备电化学装置中的用途。

在本发明的第四方面，提供了一种电化学装置，所述锂离子电池包括正极、负极、位于正极和负极之间的如上所述的本发明提供的隔离膜。