[发明专利]形成电池隔离膜的聚合物组合物、电池隔离膜及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，特别是涉及一种形成电池隔离膜的聚合物组合物、电池隔离膜及制备方法。

背景技术

锂离子电池通常主要由正极，负极，隔膜，电解液，电池外壳组成。锂离子电池结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的主要作用是将电池的正、负极分隔开来，防止正负极直接接触而短路，同时还要使电解质离子能够在电池充放电过程中顺利通过，形成电流，在电池工作温度发生异常升高时，关闭电解质离子的迁移通道，切断电流保证电池安全。由此可见，隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。目前市售的锂离子电池隔膜一般采用聚烯烃多孔膜。

电池隔离膜的主要性能参数包括厚度，孔隙率，孔径大小，孔径分布，强度，热收缩率，闭孔温度和破膜温度等。为了减少电池内阻，电极面积必须尽可能大，所以对于隔膜的厚度要求尽可能的薄。电池隔膜本身虽然不导电，但是导电离子需要通过隔膜进行迁移，这就要求隔膜本身需要存在一定数量的孔，即孔隙率，但是孔隙率过高势必导致隔膜强度降低，影响电池整体可靠性。除此之外，电解液在隔膜上的浸润性直接影响离子迁移的阻力，浸润性越好，离子通过隔膜进行迁移的阻力越小，电池内阻也就越小。通常，在孔径不是非常大的情况下，孔径分布越均匀，电解液的浸润性越好。电池组件在其生产组装过程中需要对隔膜进行牵引，在组装完成后还需要保证隔膜不会被电极材料刺穿，因此隔膜不仅需要足够的拉伸强度还需要一定的刺穿强度。聚合物隔离膜在一定的受热条件下会发生热收缩，为避免热收缩带来的正负极直接接触而造成的内部短路，对隔离膜的热收缩率也有一定的要求。锂离子电池在异常条件下，如外部线路发生短路时，由于电流过大，电池内部温度急剧升高，这就需要隔膜能够及时关闭导电离子的迁移通道。因此，将电池隔离膜的微孔发生熔融闭合的温度称为闭孔温度。当温度继续升高时，发生隔离膜熔断破裂，将此熔断破裂温度称为破膜温度。从锂离子电池的安全角度来考虑，隔膜的闭孔温度和破膜温度必须有一定的温度差，以保证隔膜闭孔切断电流后即使温度继续上升，也有足够温度缓冲区间不发生隔膜破裂。

常规湿法锂离子电池隔离膜在生产过程中需要经过有机溶剂的萃取过程，此过程往往是限制整个电池隔离膜生产速度的瓶颈，生产出来的隔离膜两面微观形貌也存在明显差距。同时为了维持整个生产过程的连续性，所有加热部件都需要外部热能供给，能耗大，生产成本高。本发明的一个发明目的是提供一种半干半湿法电池隔离膜制造工艺及其产品，使其能够摒弃湿法工艺中的萃取工艺，同时使该电池隔离膜具有优异的综合性能，如具有较低的微孔孔径，均匀集中的孔径分布，良好的孔隙率和膜强度，该方法制备的隔离膜两面具有更为接近的微观形貌。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种形成电池隔离膜的聚合物组合物、电池隔离膜及制备方法，用于解决现有技术中采用湿法工艺制备电池隔离膜需要萃取存在的限制整个电池隔离膜生产速度的瓶颈，生产出来的电池隔膜两面微观形貌存在明显差异的问题，以及为了维持整个生产过程的连续性，所有加热部件都需要外部热能供给而存在的能耗大、生产成本高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种形成电池隔离膜的聚合物组合物，所述形成电池隔离膜的聚合物组合物包括：平均分子量为1.0×10⁵～10.0×10⁶且密度为0.940～0.976g/cm³的高分子量聚乙烯、成孔剂及抗氧化剂，其中，

按所述高分子量聚乙烯的重量为100份计，所述成孔剂的重量为500～2000份，所述抗氧化剂的重量为0.1～10份。

作为本发明的形成电池隔离膜的聚合物组合物的一种优选方案，所述成孔剂包括：天然矿物油、C_6-15烷烃、C_8-15脂族羧酸C_1-4烷酯、C_2-6卤代烷烃、邻苯二甲酸酯、偏苯三酸酯、己二酸酯、癸二酸酯、马来酸酯、苯甲酸酯、环氧植物油、苯磺酰胺、磷酸三酯、二元醇醚、乙酰单酸甘油乙酯、柠檬酸酯或环己烷-1,2-二羧酸二异壬酯中的至少一种。

作为本发明的形成电池隔离膜的聚合物组合物的一种优选方案，所述成孔剂40℃运动粘度为10mm²/s～100mm²/s。

作为本发明的形成电池隔离膜的聚合物组合物的一种优选方案，所述成孔剂的初馏点大于或等于110℃。