[发明专利]一种复合隔离膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种复合隔离膜，其是通过在隔离膜基材单面或双面涂布功能材料涂层制成的薄膜；所述功能材料涂层的原料包括质量比为3‑4:1的碳化硅粉末和三氧化二铝粉末；所述碳化硅粉末和三氧化二铝粉末的平均粒径均为0.1‑0.5μm，且三氧化二铝的孔隙率为50％‑75％。本发明还涉及所述复合隔离膜的制备方法。本发明所制得的复合隔离膜在孔隙率、机械强度及耐高温性能等方面有显著的提升，其中，厚度为5‑20μm，孔隙率为44‑53％，破膜温度与闭孔温度的差值为125‑155℃，热收缩率为0.1‑0.2％，从而大幅度提高电池的安全性和可靠性。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种复合隔离膜及其制备方法。

背景技术

作为一种对环境友好的绿色化学电池，锂离子电池由于其优异的功率密度和能量密度特性，近年来在全球范围内得到各国政府和资本市场的充分重视，产业化发展迅速。特别是随着电池成组技术的快速发展，锂离子电池已成为一种非常重要的储能电池，其应用范围和市场空间日益增大。

锂离子电池主要由正极、负极、隔离膜、电解液和电池外壳组成。其中，隔离膜系锂电材料中技术壁垒最高的一种高附加值材料，达到40％毛利润以上，占了锂电池成本的20-30％。隔离膜为一微孔性及多孔性之薄膜，材质以PP、PE为主，主要作用是隔离正、负极板，防止正、负极直接接触而短路；同时还要使电解质离子能够在电池充放电过程中顺利通过，形成电流；在电池工作温度发生异常升高时，关闭电解质离子的迁移通道，切断电流保证电池安全。由此可见，隔离膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔离膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。

隔离膜是保证锂离子电池安全稳定工作的核心材料，目前国内厂商基本完全依赖从日本、美国、韩国等国进口，隔离膜这一高技术附加值与高利润附加值材料的国产化进程将是降低锂离子电池成本的主要突破领域，主要难点在于复合材料、厚度、强度、孔隙率、热收缩率、破膜温度与闭孔温度差值等。例如，由于隔离膜在一定的受热条件下会发生热收缩，为避免热收缩带来的正负极直接接触而造成内部短路，因此对隔离膜的热收缩率有一定的要求。从锂离子电池的安全角度来考虑，隔离膜的破膜温度与闭孔温度必须有一定的温度差，以保证隔离膜闭孔切断电流后即使温度继续上升，也有足够温度缓冲区间不发生隔膜破裂。

现有的隔离膜材料主要采用聚烯烃材料，如聚乙烯和聚丙烯。为解决电池过热安全性问题，Celgard、Exxon Mobil和Ube已商品化PP/PE/PP三层复合隔离膜，但该技术的弱点是隔离膜的闭孔温度和破膜温度相距较近，且作为高温层的聚丙烯熔点只稍稍超过160℃。实际上，当温度升至150℃左右，薄膜就可能融化并发生熔体塌缩了。耐热性能不够突出，可能导致锂离子电池潜在的热失控。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种复合隔离膜及其制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种复合隔离膜，其是通过在隔离膜基材单面或双面涂布功能材料涂层制成的薄膜；所述功能材料涂层的原料包括质量比为3-4:1的碳化硅粉末和三氧化二铝粉末；所述碳化硅粉末和三氧化二铝粉末的平均粒径均为0.1-0.5μm，且三氧化二铝的孔隙率为50％-75％。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述碳化硅粉末的平均粒径为0.2-0.4μm；所述三氧化二铝粉末的平均粒径为0.35-0.5μm，且其孔隙率为65％-75％。

进一步，所述功能材料涂层的厚度为1-8μm。

进一步，所述碳化硅为黑碳化硅粉末。

本发明的另一目的是提供上述复合隔离膜的制备方法，包括以下步骤：

1)浆料的配制：按质量比3-4：1称取碳化硅粉末和三氧化二铝粉末，混合均匀，并配制成混合浆料；