[发明专利]一种复合隔膜及其制备方法和电池

说明书

本发明公开了一种复合隔膜及其制备方法和电池。所述方法包括以下步骤：1)将聚合物和填料高速剪切混合，高速剪切的速度≥1000rpm，得到混合料；所述聚合物包括热塑性聚合物；2)对所述混合料进行热压处理，至预设厚度，得到复合隔膜。本发明提出采用一种干法制膜技术制备复合隔膜，通过将聚合物高速剪切搅拌，在剪切作用力下聚合物拉丝纤维化，再经过热压成膜，纤维化的聚合物在热压成膜过程中随意搭接，形成丰富的孔隙，得到复合隔膜。本发明的方法可以调节物料配比及热压参数来调节隔膜的孔隙率。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，涉及一种复合隔膜及其制备方法和电池，尤其涉及一种高强度、安全隔膜及其简单制备方法和电池。

背景技术

随着新能源汽车的快速发展，对车用储能器件能量密度及安全性能的要求不断提升。具有比能量高、比功率高、循环性好、无环境污染等优点的锂离子电池被认为是最佳选择。预计到2025年，动力电池能量密度将达到500Wh/kg以上。而随着动力电池能量密度的不断提升，其安全性能也面临更加严峻的考验。此外近年来电子产品大量普及，作为其电源的锂电池，因具有质量轻、体积小、工作电压高、能量密度高、输出功率大、充电效率高和无记忆效应等优点，越来越受到重视，从而不可避免地对锂电池的安全性和性能的要求也越来越高。隔膜作为锂电池组成的重要构件，具有隔绝正负极片，防止短路和提供锂离子传输通道的作用。因此，提高电池安全性能和降低隔膜生产成本是未来锂离子电池研究的主要目标之一。

从现有的行业发展水平及公开专利分析，目前隔膜主要的制备方法有两种：干法(拉伸致孔法)和湿法(相分离法)。干法是将聚合物从模具口中挤出，以高拉伸比进行拉伸，得到片材，然后高温处理得到高度取向的多层结构，然后进一步拉伸，将结晶界面进行剥离，形成多孔结构。湿法是将高分子和溶剂在高温下的均匀混合物进行相分离(萃取出小分子)形成多孔性膜。干法制造简单，但孔径分布和孔隙率较难控制，且隔膜穿刺强度相对较低。湿法较为复杂，但孔分布均一，孔径大小易控制，穿刺强度高。此外，在干法、湿法隔膜的基膜上涂上一层氧化铝陶瓷(熔点2000℃左右)，称为陶瓷隔膜，其可以有效地改善电芯的安全性能。北京卫蓝新能源科技有限公司也公开了类似的专利(CN 106876633 A)，其报道了通过将无机锂盐及陶瓷材料涂覆在隔膜表面来提高电芯的安全性能。又如CN107331825A公开了一种高安全陶瓷隔膜的制备及其在锂离子电池中的应用，其通过将陶瓷浆料涂覆在微孔隔膜表面，真空烘干，除去溶剂，得到改性陶瓷隔膜，即高安全陶瓷隔膜。

通过对目前行业内依据制造方法的不同而分类的干法隔膜和湿法隔膜进行分析，干法隔膜制造过程简单，但孔径分布和孔隙率较难控制，且隔膜穿刺强度相对较低。湿法隔膜虽然孔径分布均一、易控制，穿刺强度高，但其制造过程复杂，制造过程中涉及溶剂及造孔剂的使用，明显造成了成本的升高及环境污染。此外，目前隔膜成分大多为PP、PE材质，其熔点较低，热收缩性高；在极端条件下，电池温度远高于这个温度，极易导致普通隔膜熔化收缩，正负极直接接触，电池起火燃烧。行业内虽通过在隔膜表面涂覆陶瓷或其它材料涂层来改善隔膜安全性，但这进一步增加了隔膜制造成本及制造工序。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种复合隔膜及其制备方法和电池，尤其涉及一种高强度、安全隔膜及其简单制备方法和电池。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种复合隔膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将聚合物和填料高速剪切混合，高速剪切的速度≥10000rpm，得到混合料；

所述聚合物包括热塑性聚合物；

(2)对步骤(1)所述混合料进行热压处理，至预设厚度，得到复合隔膜。