[发明专利]一种高击穿强度芳纶隔膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种高击穿强度芳纶隔膜及其制备方法和应用，涉及隔膜技术领域，所述高击穿强度芳纶隔膜包括基膜和设置于所述基膜单侧或双侧的芳纶涂层；所述芳纶涂层的外层呈密实状多孔结构，所述芳纶涂层的内部呈纤维状多孔结构；所述高击穿强度芳纶隔膜的芳纶涂层透气度增加值为20‑30s/100cc/μm，所述高击穿强度芳纶隔膜的芳纶涂层击穿强度为0.24‑0.3kv/μm。本发明可在不异常增加芳纶涂覆隔膜透气度的基础上提高隔膜的耐击穿强度，提高安全性能。

技术领域

本发明涉及隔膜技术领域，尤其是涉及一种高击穿强度芳纶隔膜及其制备方法和应用。

背景技术

隔膜作为锂离子电池体系中关键主材，用于隔绝正、负极，抵抗电场击穿破坏，防止短路，同时保证具有一定的孔隙率和透气度，以及电解质浸润性和保液性，为锂离子传输提供通道。隔膜的抗击穿能力决定了对电子的阻断能力，进而影响到电池的安全性。隔膜的孔隙率和透气度可直接影响锂离子传输，进而影响到电池的倍率性能和循环性能。

现有技术对隔膜的抗击穿强度关注较少，隔膜击穿强度较低容易引起隔膜在电池制程Hi-pot过程中短路率高或循环过程中电芯内部短路问题，进而影响电池的安全性能。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种高击穿强度芳纶隔膜，其芳纶涂覆层具有特殊的三维结构，可在不异常增加芳纶涂覆隔膜透气度的基础上提高隔膜的耐击穿强度。

本发明的目的之二在于提供一种高击穿强度芳纶隔膜的制备方法，通过控制凝固浴的初始浓度和浓度梯度，得到表层为密实多孔结构、内部为纤维多孔结构的芳纶涂覆隔膜。

本发明的目的之三在于提供一种包括所述高击穿强度芳纶隔膜或所述制备方法制备得到的高击穿强度芳纶隔膜的锂离子电池或超级电容器。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明第一方面提供了一种高击穿强度芳纶隔膜，包括：基膜和涂覆于所述基膜单侧或双侧的芳纶涂层；所述芳纶涂层的外层呈密实状多孔结构，所述芳纶涂层的内部呈纤维状多孔结构；所述高击穿强度芳纶隔膜的芳纶涂层透气度增加值为20-30s/100cc/μm，所述高击穿强度芳纶隔膜的芳纶涂层击穿强度为0.24-0.3kv/μm。

所述基膜可以为现有技术中已知的任何适用于锂电池的基膜，例如其可以为微孔膜、多孔膜或无纺布膜，可以为单一基膜，也可以为复合基膜，例如聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯三层复合微孔膜、聚偏氟乙烯微孔膜、聚酰亚胺微孔膜、无纺布等，但不限于此。对基膜的来源不做限定，可以市售获得，也可以根据现有方法自行制备获得，例如聚烯烃基膜可以采用湿法或干法工艺单向或双向拉伸制备，或者采用热致相分离法制备。

对所述基膜的厚度没有特别限定，只要其适合用作锂电池的隔膜即可。一般而言，厚度为30μm以下，例如可以为4-20μm，例如4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20μm。

对所述基膜的孔径和孔隙率没有特别限定，只要其适合用作锂电池的隔膜即可。

对所述基膜的透气度没有特别限定，只要其适合用作锂电池的隔膜即可，例如，透气度可以为50-500s/100cc，例如50、60、80、100、150、200、300、400、500 s/100cc。

对基膜的击穿强度没有特别限定，优选为0.01-0.5kv/μm。

所述芳纶涂层是芳纶浆料涂覆后经一定工艺所形成的呈三维网状结构的涂层，芳纶涂层中主要成分为芳纶，还可能有无机填料等。

对所述芳纶的种类没有特别限定，例如可以为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维（简称间位芳纶）、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维（简称对位芳纶）等。