[发明专利]一种防过充锂电复合隔膜及其制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池隔膜及其制备领域，特别是一种防过充锂电复合隔膜及其制备方法。该复合隔膜包括基膜和分布在基膜三维结构内部的防过充导电聚合物，其中基膜为具有发达孔道结构的多孔膜，导电聚合物是通过原位聚合法附着到基膜的网络孔中，其制备步骤包括多孔基膜表面预处理、配置导电聚合物单体溶液、基膜吸附聚合物单体及单体聚合、复合膜后处理等步骤，最终获得本发明的具有防过充功能的复合锂电隔膜。本发明的隔膜具有物理、化学性能稳定，孔径尺寸可调等优点，可最大限度防止电池在使用中发生过充危害，在锂离子电池中具有良好的应用前景。本发明的制备工艺简单易行，成本低廉，环境友好。

技术领域

本发明涉及锂离子电池隔膜及其制备领域，特别是一种防过充锂电复合隔膜及其制备方法。

背景技术

电池隔膜是一种多孔薄膜，是锂离子电池重要组成部分，它直接影响锂离子电池的安全性和成本。在隔膜中的传导能力对锂离子电池的整体性能有直接的影响，它具有微孔自闭保护作用，可以较好的保护电池在过度充电或者温度升高的情况下，引起的电池过热和电流的升高，从而防止电池短路引起的爆炸，对电池起到安全保护的作用。同时，隔膜性能的优劣也影响着电池的界面结构和内阻，所以它也影响着电池的容量、循环性能、倍率放电性能等。

随着电子产品的飞速发展，对锂离子电池提出更高的要求。目前，应用最广泛的锂电池隔膜主要是聚烯烃隔膜，包括聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜和由聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯组成的3层微孔复合膜。但是聚烯烃隔膜并没有避免电池过充的保护功能，因此传统隔膜并不能对电池安全性进行很好的保护。

针对上述问题，中国发明专利申请(公开号CN105552279A)采用将防过充导电聚合物与有机树脂共同进行静电纺丝法制备防过充隔膜，获得较好的效果。但是，由于静电纺丝制备锂电隔膜存在效率低、成本高等问题，通过该方法制备的纳米纤维膜孔径一般较大，所装配电池的短路率较高。同时，有研究者采用浆料涂覆的方法在聚烯烃微孔膜表面引入一层防过充导电聚合物材料涂层，希望以此来赋予聚烯烃隔膜防过充功能。但是，该方法获得的陶瓷涂层存在与基膜结合力较弱、无法形成有效的导电网络等问题，并没有从根本上解决现有隔膜的问题，隔膜性能已经成为限制锂离子电池在动力和储能等新能源领域快速发展的瓶颈。

因此，满足动力及储能等应用领域要求的锂离子电池隔膜的研究任重道远，需要从制膜材料和工艺等方面进行更深入的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防过充锂电复合隔膜及其制备方法，用此方法制备的复合膜具有精确过充响应功能，同时隔膜的微结构可调、离子电导率高、理/化稳定性好、机械性能好等优点，且生产工艺简单、成本低、环境友好，可满足大规模工业化生产的需要。

本发明的技术方案为：

一种防过充锂电复合隔膜，该复合隔膜包括基膜和分布在基膜三维结构内部的防过充导电聚合物，其中基膜为具有发达孔道结构的多孔膜，导电聚合物是通过原位聚合法附着到基膜的网络孔中，在复合隔膜中防过充导电聚合物的质量百分比为1.5～20％。

所述的防过充锂电复合隔膜，基膜具有多孔结构，平均孔径为30nm～500nm，孔隙率为25～85％，厚度为8～60μm。

所述的防过充锂电复合隔膜，导电聚合物为聚苯胺、聚二苯胺、聚三苯胺、聚噻吩、聚噻吩衍生物、聚芴或聚芴衍生物。

所述的防过充锂电复合隔膜，导电聚合物在2.4V～4.8V范围内对电池过充进行有效的过充防护。

所述的防过充锂电复合隔膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)多孔基膜的预处理：在超声波辅助下，分别在乙醇和丙酮中洗涤基膜，保证基膜表面及内部结构无杂质，然后低温烘干、备用；

(2)配制导电聚合物单体溶液：按照电池对隔膜防过充电压等级的要求，选择导电聚合物单体，配制溶液；