[发明专利]一种锂电池复合隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高安全锂电池复合隔膜及其制备方法，高安全锂电池复合隔膜包括基膜以及涂覆层，所述涂覆层由包括耐热高聚物溶液、核壳结构微球、成孔剂、硅烷偶联剂的涂布浆料在基膜上涂覆得到，所述耐热高聚物溶液中耐热高聚物含量为0.5～15wt％；所述核壳结构微球包括壳层和核芯：形成壳层材料的材料包括可水解缩合的酯类物质；形成核芯的材料包括聚合物微球、表面活性剂、膨胀剂。本发明涂布浆料中添加了核壳结构微球，制得的隔膜具有较低的闭孔温度和较高的破膜温度，进而可明显提高隔膜的安全性，为电池提供双重保护。同时，核壳结构微球将聚合物微球包覆在核芯内，可避免化学惰性的聚合物微球对电池性能的影响。

技术领域

本发明涉及锂离子电池，具体地指一种高安全锂电池复合隔膜及其制备方法。

背景技术

隔膜是锂离子电池内部起到安全功能的一道屏障，目前通常使用的隔膜的材质为聚烯烃类材料，其熔点较低，一般150℃，高温耐热性较差，当电池内部温度接近隔膜的热形变温度时，隔膜会发生收缩形变，进而会造成正负极直接接触引发内部热失控。随着电池能量密度的提升，电池所用隔膜也逐渐轻薄化，但这在很大程度上会增加电池内发生短路的风险和危害程度。

为了改善聚烯烃膜的不足，提高续航里程和耐热性，通常在聚烯烃隔膜上进行陶瓷修饰，陶瓷涂层用以改善隔膜和电解液的浸润性以及耐热性能。但这种方式由于基膜是聚烯烃，只能一定程度上改善隔膜的耐热性，并不能使隔膜破膜温度提高到200℃以上。

当电池内部发生热失控时，将会产生大量的热量，此时如果隔膜在引发热失控的初期及时实现快速闭孔，然后阻断离子的持续传输而构成断路，可以起到保护电池的效果，微孔闭合时的温度便是闭孔温度。对于锂电池，希望闭孔温度低一些比较好，当温度升高时可以使微孔闭合，防止发生短路现象，从而提高电池使用的安全性。如电池触发了进一步的热失控，若所用的隔膜具有较高的破膜温度，则其可在一定温度范围内具有较好的完整性，不会因高温下发生热收缩或因较低的破膜温度发生形变而导致正负极极片接触以引发更进一步的电池失控。

通常情况下，聚烯烃类材料其闭孔温度为130-140℃，涂覆耐热无机陶瓷涂层后闭孔温度变化不大，其破膜(热收缩形变)温度为150-170℃。隔膜的安全使用闭孔-破膜温度区间较小，仅在40℃左右，对电池的安全性能保障不大。

公开号为CN 113013547 A的中国发明专利公开了一种锂电池复合隔膜及其制备方法，其安全性有待进一步提高。

因此，需要开发出一种同时大幅度提升隔膜破膜温度并降低闭孔温度的复合隔膜及其制备方法，双重提高电池安全性能。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种同时大幅度提升隔膜破膜温度并降低闭孔温度的复合隔膜及其制备方法，双重提高电池安全性能。

本发明的技术方案为：一种锂电池复合隔膜，所述隔膜于250℃烘烤1h的MD方向和TD方向的热收缩率均小于1.5％，所述隔膜的闭孔温度≤125℃，破膜温度≥300℃。

优选的，所述隔膜离子电导率大于0.7mS/cm；

所述隔膜包括基膜以及涂覆层，所述涂覆层包括核壳结构微球，所述核壳结构微球包括壳层和核芯：形成壳层材料的材料包括可水解聚合的酯类物质；形成核芯的材料包括聚合物微球和膨胀剂，所述聚合物微球熔点为90-120℃，所述膨胀剂为沸点低于120℃的有机溶剂。

进一步的，所述涂覆层还包括耐热高聚物溶液、成孔剂、硅烷偶联剂中的至少一种；

和/或所述形成核芯的材料还包括表面活性剂；

所述酯类物质选自正硅酸乙酯、正钛酸四丁酯、正钛酸四乙酯、铝酸三异丙酯、铝酸三甲酯中的至少一种；

和/或所述耐热高聚物溶液中耐热高聚物含量为0.5～15wt％；所述耐热高聚物选自对位芳纶、间位芳纶中的至少一种；