[发明专利]一种具有高耐热高粘接性的锂离子电池隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高耐热性高粘接性的锂离子电池隔膜及其制备方法，所述锂离子电池隔膜包括聚烯烃多孔基材、涂布在基材一侧表面或两侧表面的多孔复合涂层；其中，多孔复合涂层的厚度占隔膜总厚度的20%以上；粘接强度≥0.3N/m；隔膜55℃电解液浸泡7天后每微米涂层厚度透气增率≤5%；130℃1h热收缩≤4%。通过在聚烯烃多孔基材的至少一侧表面涂布多孔复合层，提高隔膜的耐热性和粘接性，有效提高锂离子电池的平整性和安全性，防止热冲击造成的起火爆炸，循环后期形变析锂等问题，同时本发明通过材料筛选与配方设计，在聚烯烃基材表面一次涂覆无机填料和高分子聚合物，大大降低了生产成本，获得的隔膜既具有耐热性，同时具有粘接性，且耐热性能显著提高。

技术领域

本发明属于锂离子电池隔膜技术领域，是一种具有高耐热高粘接性的锂离子电池隔膜及其制备方法。

背景技术

随着锂离子电池能量密度的不断提升，隔膜的安全性能要求不断提高。常规的锂离子电池涂覆隔膜为聚烯烃涂覆无机填料的陶瓷涂覆隔膜、聚烯烃涂覆聚合物的涂胶隔膜、以及聚烯烃涂覆无机填料后再涂覆聚合物的多层涂胶隔膜。涂胶隔膜热稳定性能差，易造成锂离子电池正负极接触短路，形成热失控，导致起火或爆炸，在动力电池领域应用较少。陶瓷涂覆隔膜耐热性较好但不具有粘接性，不能提高隔膜与极片的贴合力，在长循环过程中极片膨胀变形后易出现析锂等问题，电池安全性差。多层涂胶隔膜能够兼顾隔膜的耐热性和粘接性，但需要进行两次涂覆，成本较高。

发明内容

针对现有问题的不足，本发明的目的是提供一种具有高耐热高粘接性的锂离子电池隔膜及其制备方法，通过在聚烯烃多孔基材的至少一侧表面涂布多孔复合层，提高隔膜的耐热性和粘接性，有效提高锂离子电池的平整性和安全性，防止热冲击造成的起火爆炸，循环后期形变析锂等问题。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种具有高耐热性高粘接性的锂离子电池隔膜，包括聚烯烃多孔基材、涂布在基材一侧表面或两侧表面的多孔复合涂层，其中，多孔复合涂层的厚度占隔膜总厚度的20％以上；粘接强度≥0.3N/m；隔膜55℃电解液浸泡7天后每微米涂层厚度透气增率≤5％；130℃1h热收缩≤4％。作为本申请的优选技术方案，所述多孔复合涂层包括无机填料、增稠剂、高分子聚合物、粘结剂、分散剂和润湿剂等，其中，无机填料的质量占多孔复合涂层质量的60％-90％；高分子聚合物的质量占多孔复合涂层质量的5％-35％。

作为本申请的优选技术方案，所述聚烯烃多孔基材选自聚乙烯、聚丙烯中的至少一种。

优选的，所述聚烯烃多孔基材为100万或以上超高分子量聚乙烯。分子量高，能实现更好的综合性能，但是加工会变得困难，在设备允许的条件下，分子量高于100万最好。

优选的，所述聚乙烯多孔基材采用湿法双向同步或异步拉伸工艺，优选双向同步拉伸工艺；厚度为5～20μm。

作为本申请的优选技术方案，所述多孔复合涂层中的无机填料包括氧化铝、勃姆石、氢氧化镁、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆中的至少一种；优选为氧化铝。

优选的，所选无机填料的中值粒径D50≤0.8μm，最大粒径Dmax≤3μm。

D50太大，涂层堆积松散，热收缩性能差；最大粒径过大，热收缩性能差且易造成大颗粒，膜面差。

作为本申请的优选技术方案，所述多孔复合涂层中的高分子聚合物选自聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物、四氟乙烯和二氟乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。

优选的，所选高分子聚合物的溶胀度≤300％(55℃温度下电解液 (EC:DEC:EMC＝1:1:1,LiPF6＝1M)中浸泡7天)。溶胀度过大，电解液浸泡后透气增值大；高分子聚合物粒径过小，达到相同的粘接效果就需要提高含量，不利于隔膜热收缩性能；粒径过大，涂层厚度一致性差，易造成电池卷绕极耳错位。