[发明专利]一种用于锂电池的耐高温聚丙烯隔膜及制备方法

说明书

本发明属于锂电池隔膜技术领域，具体涉及一种用于锂电池的耐高温聚丙烯隔膜及制备方法。本发明的方法包括：将二胺、二酐加入溶剂分散，在室温下反应3～5h，加入锂盐分散得到粘稠液，然后利用孔径为0.1mm的多孔喷丝板将粘稠液喷出，并经去离子水洗涤，得到微孔粗纤维；裁切为长度3～10mm；通过流延铸片制备聚丙烯基膜，然后将微孔粗纤维辊压在聚丙烯基膜表面，再在微孔粗纤维面同步复合一层聚丙烯基膜；在210～220℃进行辊压；将辊压后的膜在145～160℃条件下进行双向拉伸即可。本发明隔膜耐高温，安全稳定性能，孔隙率高且孔径分布均匀性优异，成本更低、效率更高，可以实现一体化连续的工业生产。

技术领域

本发明属于锂电池隔膜技术领域，具体涉及一种用于锂电池的耐高温聚丙烯隔膜及制备方法。

背景技术

可充电的锂离子二次电池具有长循环寿命、高比能量、无记忆效应的特性，又兼具能快速充放电且安全可靠等优点，成为近年来电动汽车的首选。锂电池主要由负极材料、正极材料、隔膜和电解液组成，其中隔膜作为多孔材料，担负着将电池的正负极分隔开来，防止两极接触短路的角色，同时隔膜中需要具有稳定的微孔，以便于锂离子可以在微孔中自由穿过。

目前锂离子电池隔膜的主流产品为聚丙烯和聚乙烯多孔膜。其具有较高的力学性能，良好的耐化学腐蚀性以及低廉的生产成本，但在动力电池的应用中，由于其润湿性差、吸液能力弱，难以实现高倍率充放电，在高温循环条件下受热形变大，导致高温熔化后变形破裂，形成短路，存在严重的安全隐患。

申请号为CN201911306997的专利申请申提出一种耐高温热收缩的锂电池隔膜及其制备方法，其中耐高温热收缩的锂电池隔膜包括：分布微孔的基材、涂覆在基材上的陶瓷浆料；其中所述基材的表面摩擦系数为0.01-2.5。通过选择表面摩擦系数较大的基材，有利于基材与陶瓷浆料的结合，从而提高陶瓷浆料作为涂层与基材的粘附力，从而抑制锂电池隔膜在高温度下的收缩性能。

申请号为CN202010129221的专利申请提出一种耐热收缩的聚乙烯锂电池隔膜及制备方法，通过将原位反应得到负载锂离子导体的金属有机框架粉末，并将其与含高比表面积无机多孔纳米纤维的耐热非织造布复合形成离子通过率高的耐高温骨架，含无机纤维的非织造布骨架和金属有机框架材料改善了隔膜整体的耐热性和力学性能，使得隔膜热收缩率降低；进一步凭借金属有机框架丰富的多孔结构，隔膜具有良好的吸液和保液能力，还可与锂离子导体形成三维网络结构，改善离子通过率，改善电池的充放电性能。

申请号为CN2014100619967的专利申请提出一种复合纳米纤维锂电池隔膜及其制备方法，由至少一层含纳米颗粒的间位芳纶纳米纤维膜和至少一层含纳米颗粒的低熔点聚合物纳米纤维膜复合而成，所述含纳米颗粒的纤维膜中的纳米纤维相互交错并在交错点处粘结互连。闭孔温度为130～170℃，闭孔后纤维膜不收缩，在250℃高温下加热1h热收缩率小于2％，拉伸强度为100～1000MPa，兼具热闭合效应、热尺寸稳定性好和强度高的性能。

然而，这些合成方法中，所使用的都为无机纳米材料，其生产过程相对复杂，同时原料成本较高，对于批量化生产不够经济，因此，针对锂电池隔膜的有机耐热改性工艺的优化具有十分重要的实际意义。

申请号为CN2019105927416的专利申请公开了一种多孔聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用，将二元酐、二元胺在极性溶剂中进行低温缩聚反应，生成前驱体聚酰胺酸PAA溶液，将添加剂加入前驱体聚酰胺酸PAA溶液中搅拌形成铸膜液，铸膜液经脱泡刮涂在玻璃板上并浸入到凝固浴中，然后取出并自然晾干，经热亚胺化或化学亚胺化处理得到多孔聚酰亚胺薄膜。本发明无需高温高压，对制膜设备的要求简单，有利于实现大规模工业化应用。此外，薄膜厚度可调、孔隙率达40％以上、吸液率高、与锂离子电解液润湿性良好、耐高温性能优异，其有望成为下一代锂离子电池隔膜材料之一。