[发明专利]一种动力电池用锂电池隔膜及其制备方法

权利要求书

1.一种动力汽车用锂电池隔膜，其特征在于，具有四层，自下而上依次为基膜(1)、纳米阻燃层(2)、静电纺丝纳米纤维层(3)和热闭合层(4)，其中，基膜(1)为厚度5μm～20μm的PET核孔膜，纳米阻燃层(2)为0.5μm～10μm的阻燃陶瓷浆料，静电纺丝纳米纤维层(3)厚度为2μm～5μm，热闭合层(4)为厚度5μm～10μm的耐高温环氧树脂。

2.根据权利要求1所述的动力汽车用锂电池隔膜，其特征在于，所述PET核孔膜的蚀刻孔径为0.1μm～1.0μm，密度为1×10⁵～5×10⁶/cm²。

3.根据权利要求1所述的动力汽车用锂电池隔膜，其特征在于，所述静电纺丝纳米纤维层的聚合物材料为聚丙烯腈、聚酰亚胺或聚偏氟乙烯。

4.权利要求1～3任一项所述的动力汽车用锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤(1)：基膜的制备

采用重离子加速器对PET膜进行辐照加工，然后对辐照后的PET核孔膜进行化学蚀刻，蚀刻液为氢氧化钠水溶液，蚀刻温度为70℃～90℃，蚀刻时间为30分钟，蚀刻后用去离子水清洗后获得PET核孔膜即基膜；

步骤(2)：涂覆阻燃陶瓷浆料

将阻燃陶瓷粉体在溶剂中搅拌均匀，经球磨后依次加入粘结剂、增稠剂，再次搅拌均匀得到阻燃陶瓷浆料，将阻燃陶瓷浆料均匀涂覆在步骤(1)制得的PET核孔膜表面，干燥后得到二层复合膜；

步骤(3)：沉淀加设静电纺丝纳米纤维层

用聚合物材料和静电纺丝溶剂配制静电纺丝溶液，设置静电纺丝参数，将静电纺丝溶液形成射流喷洒在步骤(2)所得的二层复合膜上，沉淀干燥处理后得到三层复合膜；

步骤(4)：喷涂热闭合层

将熔融状态的耐高温环氧树脂喷涂在步骤(3)制得的三层复合膜上，冷却后就得到锂电池隔膜。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)PET核孔膜的制备，具体为：

采用重离子加速器提供窗前能量为10MeV/u～50MeV/u的⁸⁶K_r²⁶⁺离子对PET膜进行辐照加工，扫描电流为120nA～200nA，然后对辐照后的PET核孔膜进行化学蚀刻，蚀刻液为浓度1M的氢氧化钠水溶液，蚀刻温度设置为70℃～90℃，蚀刻时间为30分钟，蚀刻后用去离子水清洗后即获得PET核孔膜层。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)涂覆阻燃陶瓷浆料，所使用的阻燃陶瓷浆料的原料配方，按照重量份数计为：

乙烯基三甲氧基硅烷0.05份～3份，无机陶瓷颗粒10份～40份，三聚氰胺聚磷酸盐5份～30份，溶剂30份～50份，粘结剂2份～10份，增稠剂0.5份～2份；

其中，所述无机陶瓷颗粒具体为纳米二氧化钛或纳米二氧化硅，

所述粘结剂为丁苯橡胶或聚丙烯酸，

所述增稠剂为聚氨酯或纤维素衍生物，

所述溶剂为二甲基乙酰胺、丙酮或N～甲基吡咯烷酮。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)涂覆阻燃陶瓷浆料，具体制备过程为：

(2-1)用90％的乙醇水溶液稀释乙烯基三甲氧基硅烷得到改性剂溶液，乙醇水溶液和乙烯基三甲氧基硅烷的体积比为1：3；

(2-2)将无机陶瓷颗粒和三聚氰胺聚磷酸盐加入搅拌器中，升温至55℃后，向其中加入改性剂溶液，搅拌均匀后，将混合物置于60℃下真空干燥，得到阻燃陶瓷粉体；

(2-3)将阻燃陶瓷粉体在溶剂中搅拌均匀，经球磨后依次加入粘结剂、增稠剂，再次搅拌均匀得到阻燃陶瓷浆料，将阻燃陶瓷浆料均匀涂覆在步骤(1)制得的PET核孔膜表面，干燥后得到三层复合膜。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)沉淀加设静电纺丝纳米纤维层，具体为：

用聚合物材料和静电纺丝溶剂配制静电纺丝溶液，设置静电纺丝参数为纺丝温度30℃～40℃，相对湿度45％～60％，电压10KV～25KV，接受距离10厘米～20厘米，溶液流苏0.8mL/h～4mL/h，接受器转速300rpm～400rpm，将静电纺丝溶液形成射流喷洒在步骤(2)所得的二层复合膜上，沉淀干燥处理后得到三层复合膜；

所述聚合物材料为聚丙烯腈、聚酰亚胺或聚偏氟乙烯；

所述静电纺丝溶剂为二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮；

所述聚合物材料与静电纺丝溶剂的质量分数比为10％～20％：80％～90％。