[发明专利]一种复合电解质隔膜及其制备方法和电池

说明书

本发明公开了一种复合电解质隔膜及其制备方法和电池，所述方法包括以下步骤：1)将可纤维化聚合物粉末和锂盐作为材料主体高速剪切混合，高速剪切的速度≥1000rpm，得到混合料；2)对所述混合料进行热压处理，至预设厚度，得到电解质膜。本发明采用干法制备复合电解质隔膜，所得纤维状聚合物作为复合电解质隔膜支撑体，具有热稳定性好、化学稳定性好、强度高的优点，可以有效提高隔膜的耐热性，穿刺和拉伸强度都有增强，从而提升电池在高温下的安全性能，以及阻挡锂枝晶的能力。锂盐的加入可以作为造孔剂使用，一部分锂盐可以溶解在电解液中使隔膜的空隙率提升，提高隔膜的吸液率和浸润性。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，涉及一种复合电解质隔膜及其制备方法和电池。

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。因此，提高电池安全性能是未来锂离子电池研究的主要目标之一。

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。目前隔膜成分大多为PP、PE材质，虽然具有良好的透过性和化学稳定性，但热稳定性较差，在使用过程中受热易发生卷曲收缩，使得组装电池安全性能较差。在极端条件下，电池温度较高，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。而且普通隔膜本身并不具备传导离子的能力，只能依赖填充在其中的电解液传导离子，所以电池中电解液用量比较多，易泄露，严重影响电池的安全性。

行业内一般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，例如CN108735953A公开了一种SiO₂-PS核壳结构陶瓷涂层隔膜，通过采用SiO₂-PS核壳结构陶瓷隔膜涂层浆液，涂覆于聚烯烃多孔隔膜后，可形成不阻碍聚烯烃多孔隔膜孔隙的涂层，隔膜在高温状态下具备稳定的膜形态，有效阻止因高温造成隔膜的热收缩现象。又如CN102832368A公开了一种锂离子电池用隔膜，所述隔膜为陶瓷纤维隔膜，所述隔膜包含有陶瓷纤维、无机填料以及无机胶和/或有机胶。可以解决电极隔膜融化所导致的电池短路问题，能够具有良好的安全性能。但这进一步增加了隔膜制造成本及制造工序。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种复合电解质隔膜及其制备方法和电池。本发明的方法能够改善隔膜热稳定，降低电池中的电解液用量，提高电池的安全性。

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电解质隔膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将可纤维化聚合物粉末和锂盐作为材料主体高速剪切混合，高速剪切的速度≥1000rpm，得到混合料；

(2)对步骤(1)所述混合料进行热压处理，至预设厚度，得到电解质膜。

本发明的方法中，高速剪切的速度≥1000rpm，例如3000rpm、4000rpm、5000rpm、6000rpm、7000rpm、8000rpm、9000rpm、10000rpm、12000rpm、12500rpm、13500rpm、15000rpm、16500rpm、18000rpm、20000rpm、22000rpm、24000rpm、26000rpm或28000rpm等。若速度小于1000rpm，则难以将聚合物拉丝纤维化。

本发明中，对高速剪切混合采用的设备不作限定，例如可以是高速分散机。