[发明专利]一种芳纶树脂基微孔锂电隔膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种芳纶树脂基微孔锂电隔膜及其制备方法，该隔膜包括芳纶树脂和隔膜改性材料，具有三维微纳米孔道结构，平均孔径在20‑1000纳米范围可调，厚度为12‑60微米，孔隙率超过50％，隔膜显示出良好的电解液亲和性、耐高温性和机械强度。本发明芳纶树脂基微孔锂电隔膜的制备步骤包括：(1)成膜原材料的处理；(2)成膜溶液的配制；(3)刮膜及膜相转化成孔；(4)湿膜的后处理，辊压、干燥，最后制成电池隔膜。本发明所述的芳纶树脂基微孔锂电隔膜具备优异的综合性能，优于常规涂覆型芳纶复合锂电隔膜，对于改善电池的大电流充放电性能、提升电池的热安全性能等具有显著作用，且本发明的制备方法具有环境友好、成本低、工艺简单，便于连续化生产等特点。

技术领域

本发明属于锂离子电池用隔膜材料的制备领域，具体涉及一种芳纶树脂基微孔锂电隔膜及其制备方法

背景技术

锂离子电池是20世纪90年代开发成功的新型绿色二次电池，具有能量密度高、循环寿命长、环境友好、可靠且能快速充放电等优点，目前被广泛应用于各种数码产品，并且在新能源领域的应用也在不断拓展。隔膜是锂离子电池的核心关键材料之一，其主要决定了电池的安全性以及充放电性能。在动力锂电池对隔膜要求不断提高的今天，具有更高安全性，更耐电化学稳定性，更好吸液性以及更优良的均一性的隔膜成为目前研究的重点。

隔膜在锂离子电池中的功能主要体现在两个方面，一是安全性，隔膜需具备良好的绝缘性以防止正负极接触发生短路，还需具有一定的力学强度，防止产生枝晶、毛刺、杂质颗粒刺穿而出现的短路，另外，在突发高温环境下的保证尺寸稳定性也是避免电池产生大面积短路和热失控的必要条件；另一方面，隔膜要有一定的孔隙率以及均匀的孔径分布，以提供实现锂离子电池充放电功能以及良好倍率性能的微孔通道。

目前商品化的锂电隔膜主要为聚烯烃类、聚烯烃-陶瓷复合隔膜及聚烯烃-树脂涂覆隔膜。前者由于热稳定性差，在高温120℃以上会出现明显的尺寸收缩现象，在电池使用过程中会存在比较大的安全隐患，后者在聚烯烃表面涂覆一层陶瓷颗粒或耐高温树脂涂层后，一定程度上提高了隔膜的热稳定性以及电解液润湿性，但同时也存在陶瓷颗粒或树脂层脱落(掉粉)以及均一性(孔径、孔形貌)难以控制的缺点。可见，以传统聚烯烃隔膜为基膜，通过简单的涂覆等改性手段仍难以从根本上改善隔膜的性能，仍不足以大幅度提高锂离子电池的安全性。

发明内容

基于上述问题，本发明以隔膜组成材料和微结构设计为出发点，开发出一种新型的隔膜材料，从根本上解决了传统聚烯烃隔膜和聚烯烃改性隔膜的缺点，满足各个应用领域对高安全性锂离子电池的需要。

本发明的一个目的是提供一种隔膜材料，所述隔膜材料的制备原料包括芳纶树脂、改性材料和含锂离子的物质。

具体的，所述隔膜材料还包括下述1)-7)中所述的至少一种：

1)所述隔膜材料厚度为12-60微米、平均孔径为20-1000纳米、和/或孔隙率为50％以上；

2)所述隔膜材料还包括三维孔道和/或网络结构；

具体的，所述三维孔道和/或网络结构包括微米孔和纳米孔，所述微米孔包括由芳纶树脂相转化后形成的孔，所述纳米孔包括由芳纶树脂和改性材料之间的间隙形成的孔，微米孔和纳米孔相互嵌套，形成三维网络孔道结构；

再具体的，所述含锂离子的物质分布于微米孔和/或纳米孔中；

3)所述改性材料包括纳米无机陶瓷粒子和/或纳米无机陶瓷纤维；

4)所述芳纶树脂包括对位芳纶树脂和/或间位芳纶树脂；

5)所述芳纶树脂和改性材料的质量比为10：1～10：10；

6)所述隔膜材料具有耐高温性；

具体的，所述耐高温性包括，在150℃、1h的热处理条件下，所述隔膜材料的尺寸收缩率为0％；