[发明专利]一种复合涂层结构的隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合涂层结构的隔膜及其制备方法，复合涂层结构的隔膜包括聚烯烃隔膜，聚烯烃隔膜的两侧涂覆有复合无机物涂层，复合无机物涂层包括无机涂料和中空微球，复合无机物涂层的外侧均匀涂覆有树脂层，树脂层的外侧涂覆有陶瓷层，陶瓷层的外部涂覆有亚克力胶层；聚烯烃隔膜上有第一微孔，复合无机物涂层上有第二微孔，树脂层上有第三微孔，陶瓷层上有第四微孔，亚克力胶层上有第五微孔。聚烯烃隔膜表面的复合无机物涂层中的中空微球，在高温时高分子弹性体会受热融熔，变成流体将复合无机物涂层上的第二微孔封闭，能使隔膜能在电池内部出现异常高温时，快速响应实现闭孔，及时切断锂离子通路，提高电池安全性能。

技术领域

本发明涉及一种复合涂层结构的隔膜及其制备方法，属于锂离子电池隔膜技术领域。

背景技术

隔膜是锂离子电池中非常重要的组成部分，隔膜的主要作用是使电池的正负极分隔， 防止正负极接触而短路。隔膜自身为非导电材料，且具有一定的微孔和孔隙率，能够使电解质离子通过。隔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、循环性能、安全性能等。由于锂离子电池能量密度高、工作电压高、使用寿命长、自放电率低和环境友好等优点，已在便携式电子产品(如智能手机、数码相机、笔记本电脑等)、新能源汽车等领域得到了广泛应用。然而随着电动汽车和大规模储能电网等新能源产业的快速发展，对锂离子电池的安全性能提出了更高的要求。

现有技术中，锂离子电池大多数选用聚烯烃多孔膜作为其隔膜材料，从锂电池安全性能方面考虑，单一涂层隔膜已不能满足电池的使用需求，目前的锂电池隔膜浸润性不好，容易导致离子电导率降低，使用过程中发热，导致稳定性下降，都影响锂电池的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合涂层结构的隔膜及其制备方法，用以解决现有技术的锂离子电池隔膜浸润性差容易导致发热和稳定性下降的技术问题。

本发明复合涂层结构的隔膜采用如下技术方案：一种复合涂层结构的隔膜，其包括聚烯烃隔膜，所述聚烯烃隔膜的两侧涂覆有复合无机物涂层，所述复合无机物涂层包括无机涂料和中空微球，所述复合无机物涂层的外侧均匀涂覆有树脂层，树脂层的外侧涂覆有陶瓷层，陶瓷层的外部涂覆有亚克力胶层；所述聚烯烃隔膜上有第一微孔，所述复合无机物涂层上有第二微孔，树脂层上有第三微孔，陶瓷层上有第四微孔，所述亚克力胶层上有第五微孔。

所述复合无机物涂层在聚烯烃隔膜两侧涂覆的厚度不同。

聚烯烃隔膜一侧的复合无机物涂层的厚度为1-3μm，另一侧的复合无机物涂层的厚度为0.5-2.0μm。

所述复合无机物涂层厚度0.5-5.0μm，树脂层厚度为0.1-0.5μm，陶瓷层厚度为0.1-0.5μm，亚克力胶层厚度0.1-0.5μm。

第二微孔比第一微孔直径小10%-20%，第三微孔比第二微孔直径小10%-20%，第四微孔比第一微孔直径小10%-20%，第五微孔比第一微孔直径小10%-20%。

本发明复合涂层结构的隔膜的制备方法采用如下技术方案：一种复合涂层结构的隔膜的制备方法，其包括如下步骤：（1）选用内部填充有陶瓷颗粒的高分子弹性体作为中空微球，将中空微球与无机陶瓷填料在水中均匀混合制备成浆料；（2）将所述浆料均匀涂覆在聚烯烃隔膜两侧的表面上，形成复合无机物涂层，然后静置干燥处理；（3）然后将熔融状态的树脂均匀的涂抹在每侧的复合无机物涂层的上，再静置干燥处理；（4）将勃姆石氧化铝浆料涂布在步骤（2）中制得的每侧的树脂层上，加热干燥2-5min后形成陶瓷层；（5）将去离子水和亚克力胶及其共聚物混合搅拌均匀，再加入增稠剂混合均匀，经球磨后，得到水性混合浆料；（6）将制得的水性混合浆料涂布于两侧的陶瓷上，形成水性涂层，在温度为30℃-100℃的烘箱内烘干后，得到锂电池专用复合涂层结构的隔膜。