[发明专利]一种交联锂离子电池隔膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种交联锂离子电池隔膜及其制备方法，所述方法至少包括：首先将高分子量聚乙烯、具有反应侧链和/或端基的改性低分子量聚乙烯以及塑化剂共混形成均相共混物；接着将所述均相共混物依次经过铸片、纵向拉伸、横向拉伸、萃取、热定型以及收卷工艺，得到半成品；最后将所述半成品在设定的温度和湿度条件下发生交联反应，所得产物经过干燥后即为所述交联锂离子电池隔膜。本发明制备的交联锂离子电池隔膜结构简单，具有机械强度高，针刺强度高，破膜温度高，成本低等优点，与传统聚烯烃隔膜相比，具有更好的亲电解质性能。本发明的制备工艺简单，易操作，可广泛应用锂离子电池隔膜，尤其是动力用锂离子电池隔膜等领域。

技术领域

本发明涉及锂离子电池隔膜技术领域，特别是涉及一种交联锂离子电池隔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池隔膜是锂离子电池的关键材料，在锂离子电池中隔膜主要起到两方面的作用：(1)隔绝正负极材料，防止正负极材料直接接触发生内短路；(2)保有大量的电解质溶液，保证锂离子在隔膜之间快速传导。商业化锂离子电池隔膜主要包括聚乙烯和聚丙烯隔膜，成型的方法包括湿法成型及干法成型。湿法成型聚乙烯锂离子隔膜具有孔隙率高、孔径分布均一、双向拉伸后拉伸强度高，具有更加优异的电池性能，是未来动力用锂离子电池隔膜的主要发展方向。然而聚乙烯材料是一种耐高温性能较差的材料，由于膜内存在较大的内应力，高温时隔膜易出现收缩，进一步的高温会使聚乙烯熔融，造成电池内部短路，进而产生电池的自燃甚至爆炸。此外，聚乙烯材料属于非极性高聚物，本体与极性电解质小分子极性相差大、相互作用弱，不利于电池在长循环时保有大量电解质，易造成局部缺液而影响电池的循环性能。目前，主要通过耐高温陶瓷涂敷的方法改善聚乙烯隔膜的耐高温性能及亲电解质性能，但是陶瓷颗粒的引入增加了隔膜的厚度及面密度，阻碍了动力锂离子电池单位能量密度的进一步提高。

因此，本发明提供一种具有交联结构的锂离子电池隔膜及其制备方法，旨在提高聚乙烯湿法隔膜在高温下的热稳定性及亲电解质性能。

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交联锂离子电池隔膜及其制备方法，用于解决现有技术中湿法聚乙烯隔膜高温下易收缩、熔体强度低、亲电解质性能不佳，机械强度有待进一步提升等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种交联锂离子电池隔膜的制备方法，所述制备方法至少包括：

1)将高分子量聚乙烯、具有反应侧链和/或端基的改性低分子量聚乙烯以及塑化剂共混形成均相共混物，其中，所述高分子量聚乙烯的数均分子量介于40万～150万g/mol之间，所述改性低分子量聚乙烯的数均分子量介于10万～40万g/mol之间；

2)将所述均相共混物依次经过铸片、纵向拉伸、横向拉伸、萃取、热定型以及收卷工艺，得到半成品；

3)将所述半成品在设定的温度和湿度条件下发生交联反应，所得产物经过干燥后即为所述交联锂离子电池隔膜。

作为本发明交联锂离子电池隔膜的制备方法的一种优化的方案，以所述高分子量聚乙烯、所述改性低分子量聚乙烯以及所述塑化剂为总重量计，其中，所述高分子量聚乙烯和所述改性低分子量聚乙烯的重量和占总重量的20％～35％，所述塑化剂的重量占总重量的65％～80％。

作为本发明交联锂离子电池隔膜的制备方法的一种优化的方案，所述改性低分子量聚乙烯的添加量为所述高分子量聚乙烯添加量的0.5wt％～10wt％。

作为本发明交联锂离子电池隔膜的制备方法的一种优化的方案，所述具有反应侧链和/或端基的改性低分子量聚乙烯包括甲氧基硅烷接枝聚乙烯及乙氧基硅烷接枝聚乙烯中的一种或两种。

作为本发明交联锂离子电池隔膜的制备方法的一种优化的方案，所述具有反应侧链和/或端基的改性低分子量聚乙烯中，所述反应侧链和/或端基占所述改性低分子量聚乙烯的摩尔百分含量介于0.5％-2％之间。