[发明专利]一种耐高温的涂覆改性隔膜及其制备方法与应用

说明书

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种耐高温的涂覆改性隔膜及其制备方法与应用。本发明改性隔膜由涂覆材料在基膜的单面或双面上涂覆而成，所述涂覆材料包括温敏性耐高温聚合物、粘结剂和纳米陶瓷；所述温敏性耐高温聚合物由双马来酰亚胺类单体与具有多反应官能团的胺类单体聚合反应而得。本发明所制备的改性隔膜具有温敏性高、电解液润湿性强、安全性高及可耐高温等优点，用于制备锂离子电池时，可大大提高其使用安全性及使用寿命。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种耐高温的涂覆改性隔膜及其制备方法与应用。

背景技术

锂离子电池作为新一代的绿色二次电池，具有高电压、高比能、长循环寿命、自放电小、无记忆效应等突出优点，因此深受人们的欢迎。在锂离子电池中，锂离子电池隔膜作为锂离子电池的重要组成部分，其性能的优劣备受人们关注。锂离子电池隔膜必须具备良好的化学稳定性，具备优异的机械性能(拉伸轻度和耐穿刺强度)，同时具备较高的耐温特性。随着锂电池比能量的不断提升，对隔膜的耐温性提出了越来越高的要求。目前常用的商品化锂离子电池隔膜是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)的单层或多层膜。由于传统聚烯烃隔膜的熔点较低，受热后会出现收缩，造成电池正负极接触短路；且对电解液浸润性不佳，因此人们针对上述隔膜的不足开发出众多新型改性隔膜材料。

目前，一般解决的方法是对聚烯烃隔膜进行表面涂覆，主要涂覆无机物，如氧化铝(Al₂O₃)；其次涂覆耐高温聚合物，如聚偏氟乙烯(PVDF)、芳纶等。

虽然经过涂覆改性的聚烯烃隔膜在耐温和电解液浸润性上有了较大提高，但是随着锂离子电池比能量的进一步提高，人们对隔膜的耐温性提出了更高的要求。

由于氧化铝等无机物的密度较大，表面涂覆的聚烯烃隔膜面密度较聚烯烃隔膜高，不可避免的降低锂离子电池的能量密度，同时其和耐高温聚合物涂覆改性隔膜类似，当温度高于聚烯烃熔点时，基膜熔融收缩，导致涂覆层脱落、破损，造成电池短路，甚至起火爆炸。

上海电气集团股份有限公司在中国专利申请CN104269509A中应用水性陶瓷涂覆浆料单面改性聚烯烃基膜性能，陶瓷涂覆隔膜在热安全性、对电解液润湿等性能都有不同程度的提高。

中材科技股份有限公司在中国专利申请CN104638220A中应用无极氧化物双面涂覆改性聚烯烃隔膜，同时在涂层中添加成膜类高分子聚合物，解决了涂层易脱落的问题，隔膜的耐温性和电解液浸润性得到改善，同时，电解液持液率得到了提高。

东莞市卓高电子科技有限公司在中国专利申请CN106784534A中通过在聚烯烃隔膜表面涂覆共聚PVDF，提高了隔膜在电解液中的溶胀率，从而提高了隔膜的吸液率，降低锂电池内阻，提高锂电池的倍率放电性能及循环性能；同时隔膜长时间保持结构稳定和完整性，提高了锂电池的安全性。

Hsueh-MingLiu等在RSCAdv.,2014,4,56147–56155中通过将具有反应活性的热固性聚合物包覆于镍钴锰酸锂表面，研究了不同温度下，self-terminatedoligomerswithhyper-branchedarchitecture(STOBA)对于防止热失控和短路方面的作用机理，证明热固性聚合物在提高电池热稳定性方面具有很好的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种温敏性高、电解液润湿性强、安全性高的锂电池用耐高温的涂覆隔膜及其制备方法。

本发明通过化学反应制备得到具有温敏性的有机体系(即温敏性耐高温聚合物)，然后将纳米陶瓷和共聚PVDF分散于该体系中得到涂覆浆料，单面或者双面涂覆于基膜(例如聚烯烃)表面，获得温敏性高的耐高温锂电池隔膜，该产品具有耐高温性优异，电解液浸润性好的优点。