[发明专利]一种高阻燃高导热锂电池隔膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高阻燃高导热锂电池隔膜及其制备方法，将氮化铝5～10份、氮化硼1～3份、碳化硅1～3份、核壳阻燃剂5～10份、二乙基次膦酸铝1～3份、硅烷偶联剂0.1～1份置于乙醇中，搅拌形成悬浮液；然后将超高分子量聚乙烯20～40份与上述两种悬浮液进行混合，干燥后，加入60‑80份白油经熔融挤出，双向拉伸、白油萃取、热定型后收卷制得高阻燃高导热锂电池隔膜。本发明在锂电池隔膜中添加复合阻燃体系以及高导热无机填料，形成桥架连接的阻燃网络和导热网络，提高隔膜的阻燃性及导热性，从导热及阻燃两个方面解决锂电池的安全性问题。

技术领域

本发明涉及锂电池隔膜技术领域，具体涉及一种高阻燃高导热锂电池隔膜及其制备方法。

背景技术

根据EV用锂离子电池的路线图，目标在2020年之前锂离子电池的能量密度达到300Wh·kg^-1以上，电池包水平上达到200Wh·kg^-1，这表明电动汽车的续航水平可以达到400km或更长。对于动力电池，其电池组中锂离子电池多达几百节甚至上万节，这大大提高了发生安全风险的概率。由于动力电池组内部所蕴含的能量极大，极易诱发恶性事故，导致人员伤亡和财产损失。锂电池的安全设计成为不可忽视的关键因素。

锂离子电池主要由正负极材料、电解液、隔膜以及相关的内容包装材料等构成。在发生起火爆炸等事故时，隔膜和电解液是主要的易燃物。相关报道指出：一辆乘用车的疏散时间少于30秒，而长度为12米的公共汽车的疏散时间为5分钟，必须确保预留逃生时间，保障事故期间没有人被困。因此，提升锂电池的阻燃特性有着现实的必要。

目前商品化的隔膜主要由聚烯烃高分子材料构成或在其表面涂覆功能性涂层，存在阻燃差的缺陷，一旦发生起火事故，这类隔膜极易引燃，而且会有出现滴落扩大火势的风险；另外，目前量产的隔膜导热性差，当电池内部发生热失控时就不能很好的起到保护作用。提高锂电池隔膜的阻燃性能和导热性，以加强锂电池的安全性迫在眉睫。

发明内容

为了解决聚烯烃高分子隔膜阻燃性及导热性差的技术问题，而提供一种高阻燃高导热锂电池隔膜及其制备方法。本发明在锂电池隔膜基体中添加高效、环保、协同阻燃剂以及高导热无机填料，阻燃剂及导热填料经过共混分散在隔膜基体中形成桥架连接的阻燃和导热网络，提高隔膜的阻燃性及导热性。

为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种高阻燃高导热锂电池隔膜，包括如下重量份原材料：

超高分子量聚乙烯20～40份、

氮化铝5～10份、

氮化硼1～3份、

碳化硅1～3份、

核壳阻燃剂5～10份、

二乙基次膦酸铝1～3份、

硅烷偶联剂0.1～1份。

进一步地，所述的超高分子量聚乙烯的分子量大于150万。

进一步地，所述氮化铝为球形氮化铝，粒径5-100nm；所述氮化硼为片状氮化硼，粒径小于0.1-50μm；所述碳化硅为纤维状碳化硅，纤维直径100～800nm、纤维长度大于100μm。

进一步地，所述核壳阻燃剂是以单官能度的硅氧基团和四官能度的硅氧基团水解缩合的聚有机硅氧烷为壳层、以红磷为核的核壳阻燃剂，红磷含量大于90wt％，粒径0.1-50um；所述的二乙基次膦酸铝粒径为5-50um。

进一步地，所述硅烷偶联剂为KH172。

本发明另一方面提供上述高阻燃高导热锂电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)按配比称取氮化铝、氮化硼、碳化硅、核壳阻燃剂、二乙基次膦酸铝、硅烷偶联剂置于乙醇中，搅拌形成阻燃高导热悬浮液；