[发明专利]一种具有热断功能的复合隔膜及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种具有热断功能的高温稳定性的锂离子电池复合隔膜的制备方法及其在锂离子电池中的应用。以聚烯烃多孔膜为基体，在此基体的表面，利用相转化的方法，至少涂布一层耐热涂层形成复合多孔膜。本发明提供的锂离子电池用复合隔膜具有以下优点：复合膜的孔隙率高、与电解液的亲和力好，有利于电池倍率性能的提高；复合膜的耐热等级高，提高电池的安全性能；复合膜还具有高温熔断功能，进一步加强了电池的安全性能。此外，这种方法工艺简单、成本低、可操作性强，有利于进一步推广使用，是一种极具应用前景的锂离子电池隔膜。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法和应用，更具体为一种具有热断功能的锂离子电池用复合隔膜及其制备和应用。

背景技术

随着社会的发展、科技的进步，环境污染成为一个亟待解决的问题。为了缓解由于化石燃料的燃烧排放的温室气体及有毒有害物质，构建更加和谐的生活环境，电动汽车受到了越来越广泛的关注。电动汽车所用的动力部件是电池，锂离子电池由于具有能量密度高、无记忆效应、循环寿命长、环境友好等优点在电动汽车领域具有广阔的应用前景。

锂离子电池主要由电极、电解液、隔膜三部分组成。作为电池的关键部件之一，它的作用是防止电池短路，保持吸收电解液，提供锂离子传递的通道。目前商业化的锂离子电池隔膜主要是聚烯烃类隔膜，但是聚烯烃隔膜熔点比较低，极端情况下，隔膜熔断会导致正负极材料接触，从而引起火灾、爆炸等危险。

为了提高锂离子电池的安全性能，从隔膜的角度而言，制备一种具有热断功能的耐高温隔膜是一种有效地解决措施。

发明内容

本发明目的在于针对目前锂离子电池商业化聚烯烃微孔隔膜存在的耐热等级低、润湿性差等问题，提供一种具有热断功能的锂离子电池用复合隔膜及其制备和应用。

为了实现上述目的，本发明选择商业化聚烯烃隔膜(聚乙烯或聚丙烯)为基体，用耐热纤维为涂料，利用相转化的方法制备具有热断功能的锂离子电池用复合隔膜及其制备和应用。

所述复合隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

(1)将聚烯烃隔膜浸渍在异丙醇溶液中12h以上，于室温干燥；

(2)耐热纤维溶于有机溶剂中，室温下充分搅拌24h以上形成均匀溶液；

(3)将聚烯烃隔膜在搅拌状态下浸渍于步骤(2)制备的均匀溶液中8h以上，取出，然后将其整体浸渍于树脂的不良溶剂中5-20min，形成多孔膜，在去离子水中浸泡除去残余溶剂，取出干燥后得到复合隔膜。

所述的耐热纤维为聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、磺化聚醚醚酮、聚吡咯中的一种或两种以上。

所述的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或两种以上。

所形成的均匀溶液中耐热纤维的质量浓度在1-10％之间。

所述不良溶剂为甲醇、水、乙醇、异丙醇中的一种或两种以上。

所制备复合隔膜的涂层孔径尺寸为0.01-10um，涂层厚度为1-10um之间，复合隔膜的热断温度130-160℃，在热断温度下聚烯烃隔膜层融化，堵塞涂层的孔道，实现阻断离子传递的功能。

有益结果：

本发明于现有技术相比，其优点在于：

(1)本发明使采用相转化的方法制备具有多孔涂层的复合隔膜。

(2)本发明制备的复合隔膜具有热断功能(130-160℃)，提高了电池的安全性能。

(3)本发明制备的隔膜具有良好的润湿性、热稳定性和机械性能，符合动力电池对于隔膜的要求：隔膜在200℃时没有发生形变，具有良好的高温稳定性。