[发明专利]具有液固两相热压粘结性能的高强韧含油复合隔膜及其制造方法

说明书

具有液固两相热压粘结性能的高强韧含油复合隔膜及其制造方法，含油复合隔膜包括A/B两层或B/A/B三层，酯类相容剂(HS)作为“油”相，弥散分布在聚乙烯PE三维网络微纤骨架中，酯类相容剂(HS)采用碳酸乙烯酯EC和/或癸二酸二辛酯DOS两种溶剂中的一种或者其组合物；MD/TD方向均具有高强韧特性的湿法双拉PE基含油膜作为A层，具有热压粘结性能并且具有防止微短路性能的陶瓷涂层或含油膜作为B层；A层采用热致相分离法铸片组合双向热拉伸强化工艺制造，A层和B层均至少采用两种高/低熔点的聚乙烯基原料组合，均具备液/固两相区间的热压粘结能力；与传统干法隔膜和湿法隔膜相比，本发明的含油复合隔膜具有低成本，高强韧，节能环保的优点。

技术领域

本发明属于锂离子或钠离子二次电池领域，尤其是动力电池及储能电池中使用的复合隔膜材料。

背景技术

锂离子电池以其能量密度高，无记忆效应，广泛应用于手机、笔记本电脑、电动汽车、储能等领域，目前作为移动能源的动力电池和固定位置使用的储能用电池均要求提高循环寿命和安全性。钠离子电池虽然比锂离子电池的能量密度低一些，但是原料来源没有制约，成本竞争力大，在未来的发展潜力巨大。

传统的干法单拉聚丙烯PP隔膜由于横向没有热拉伸强化，横向拉伸强度低于15MPa，厚度方向的穿刺强度低，穿刺强度与隔膜厚度的比值小于25gf/um，并且容易出现沿纵向的撕裂，目前动力电池或储能电池为了保证安全性，一般通过加大隔膜厚度至25-27微米的设计来实现，电池的抗微短路能力和安全性才能接受，导致电池的能量密度和功率特性不够满意；干法单拉PP隔膜厚度方向除了穿刺强度低以外，厚度方向没有压缩弹性恢复功能，对于方形电池组而言，电池串联之后的一致性和电池组的循环寿命还需要提升。

为适应充电时负极材料的体积膨胀、放电时负极材料出现体积收缩行为，在常规湿法PE基膜组合单面陶瓷涂层复合隔膜基础上有的电池厂家继续在隔膜的表面喷淋或印刷PVDF-HFP共聚物的点阵涂层，期望在吸收电解液后PVDF共聚物出现适度溶胀，形成凝胶态的弹性体以补偿和适应负极的体积膨胀/收缩行为；但是这种旋转喷涂或印刷的PVDF共聚物点阵很难做到微观分布均匀，电池还是会出现微短路、自放电等不一致问题，从而影响电池的循环寿命和安全性，另外与干法单拉PP隔膜相比，这种湿法PE基膜组合陶瓷涂层及PVDF-HFP点阵复合隔膜的成本太高，越来越难以适应降低电池成本的市场趋势。

现有湿法双向热拉伸强化的聚乙烯PE隔膜在MD/TD方向均具有高的拉伸强度，厚度方向的穿刺强度和抗撕裂及抗微短路性能均优于干法单拉PP隔膜，传统的湿法双拉PE隔膜制造时普遍采用石蜡油作为PE的高温相容剂，二者高温混炼后经热致相分离法铸片，然后经双向热拉伸强化，在线二氯甲烷萃取，干燥后，继续进行二次横拉及热定型处理，传统湿法双拉PE隔膜的生产流程长，生产线设备投资巨大，生产运行能耗高，另外还存在二氯甲烷溶剂及废气的排放和治理的环保难题；已经不适应碳达峰，碳中和的节能环保要求。

传统湿法双拉PE隔膜目前还不能单独用到需要5年以上长期使用寿命的4.2V及以上高电压体系的动力电池和储能电池领域，PE隔膜与高电压的正极侧长期接触，存在高电压氧化后强度降低的老化和脆化的问题，因此普遍采用陶瓷涂层将PE隔膜与正极极片隔离开，导致湿法双拉PE隔膜组合陶瓷涂层后的复合传统湿法PE隔膜的成本远远高于干法PP的成本，市场竞争力不佳，不能动力电池及储能电池满足降低陈本的趋势。

为克服现有隔膜技术和产品的以上种种局限性，特提出本发明。

发明内容

本发明提出一种高性能，兼具经济性，制造工艺无萃取环节，工艺节能环保的新型高强韧复合隔膜产品及其制造方法。