[发明专利]一种锂离子电池隔膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电池隔膜，它是以聚砜‑b‑聚乙二醇嵌段共聚物为原料制备的多孔膜；所述聚砜‑b‑聚乙二醇嵌段共聚物的总分子量为50～200kDa，其中聚乙二醇的质量分数为5～40％；所述的锂离子电池隔膜，在125℃和150℃热处理1h后热收缩率均低于5％，在电解液中浸泡2min后吸液率高于100％。相比于商业聚丙烯隔膜，本发明的锂离子电池隔膜具有良好的热稳定性、浸润性、高吸液率和高电导率以及更好的电化学性能，并具有热关断性能，能够很好地提高锂离子电池的充放电性能和安全性能。本发明还提供制备所述锂离子电池隔膜的方法以及包含所述锂离子电池隔膜的锂离子电池。

技术领域

本发明属于高分子多孔材料和锂离子电池隔膜技术领域。

背景技术

锂离子电池是最具发展潜力的电池，目前已广泛应用于智能手机、笔记本电脑等电子产品以及新能源汽车等领域。隔膜材料是锂离子电池的重要组成部分，其主要作用是避免电池正负极直接接触，并确保电解液中锂离子在正负极间的自由迁移，因此膜材料的结构和性能直接影响电池的各项性能指标。

目前，广泛使用的锂离子电池隔膜材料为聚烯烃类材料，如：聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)等。此类隔膜表面能低，对电解液的浸润性、吸液率较差，不利于电池充放电过程中锂离子的迁移，而且聚烯烃材料熔点低，热稳定性差，电池失控时，内部急剧升温，导致隔膜发生极大热收缩，使电池内部发生短路，引发电池安全问题。这在一定程度上限制了锂离子电池的进一步发展。因此，开发具有耐热性能和对电解液良好浸润性的隔膜，对提高锂离子电池的安全性和电化学性能方面具有重大意义。

聚砜(PSf)是一种重要的高性能聚合物材料，具有优异的热稳定性和机械强度，其含有醚键和砜基极性基团，利于提高对电解液的浸润能力，是一种理想的锂离子电池隔膜材料。聚乙二醇(PEG)可提供足够高的给电子基团密度，并具有柔性的聚醚链段，有利于锂盐的传递，可提高锂离子电池的电化学性能。利用由聚砜和聚乙二醇组成的嵌段共聚物可制备具有优异耐热性能和浸润性能的隔膜，使锂离子电池性能得到进一步提升，应用领域得以拓展。

发明内容

本发明针对目前锂离子电池隔膜存在的问题，提出一种具有良好浸润性和耐热性能的锂离子电池隔膜及其制备方法。

本发明的技术方案为：

首先，提供一种锂离子电池隔膜，它是以聚砜-b-聚乙二醇嵌段共聚物为原料制备的多孔膜；所述聚砜-b-聚乙二醇嵌段共聚物的总分子量为50～200kDa，其中聚乙二醇的质量分数为5～40％；所述的锂离子电池隔膜，在125℃和150℃热处理1h后热收缩率均低于5％，在电解液中浸泡2min后吸液率高于100％。

本发明优选的方案中，所述的聚砜-b-聚乙二醇嵌段共聚物的总分子量为60～90kDa，其中聚乙二醇的质量分数为10～30％；所述的锂离子电池隔膜，在125℃和150℃热处理1h后热收缩率均低于3％；在电解液中浸泡2min后吸液率高于300％。

本发明更优选的方案中，所述的聚砜-b-聚乙二醇嵌段共聚物的总分子量为79.1kDa，其中聚乙二醇的质量分数为21％；所述的锂离子电池隔膜，在125℃和150℃热处理1h后热收缩率均低于3％，在电解液中浸泡2min后吸液率高于450％。

本发明优选的方案中，所述的锂离子电池隔膜是以所述的聚砜-b-聚乙二醇嵌段共聚物为原料经过制膜和选择性溶胀致孔而制备的多孔膜。

本发明进一步优选的方案中，所述的锂离子电池隔膜，是将所述的聚砜-b-聚乙二醇嵌段共聚物制成制膜液后在基底表面刮涂制膜，然后再选择性溶胀致孔得到的多孔膜；或者是将所述的聚砜-b-聚乙二醇嵌段共聚物在高温加热熔融后挤出制膜，然后再选择性溶胀致孔得到的多孔膜。

本发明还提供一种制备所述锂离子电池隔膜的方法，包括：用聚砜-b-聚乙二醇嵌段共聚物制成致密薄膜，然后将所述致密薄膜采用选择性溶胀致孔，得到所述的锂离子电池隔膜。