[发明专利]一种高安全性复合锂电隔膜及其制备方法

摘要

本发明涉及电池隔膜制备领域，特别是一种高安全性复合锂电隔膜及其制备方法。该复合隔膜主要由核壳功能微球和纤维骨架构成，高温下核壳功能微球可转变成熔融态而赋予隔膜闭孔特性，防止电池深度热失控；高电势下核壳功能微球可转变成电子导电态，在电池内部形成微短路而防止电池发生深度过充；纤维骨架赋予复合隔膜具有足够的机械性能。首先，将可氧化掺杂的电活性材料包覆在热敏有机微球表面，形成核壳功能微球；然后，将该功能微球与纤维骨架进行复合，形成高安全性复合锂电隔膜。本发明赋予隔膜敏感的热失控响应功能和电压失控响应功能，极大地改善锂离子电池的安全性，获得隔膜具有安全性能优越、成本低廉、易大规模大尺寸生产等优点。

主权项

1.一种高安全性复合锂电隔膜，其特征在于，复合隔膜包括纤维骨架和核壳微球，通过在纤维骨架中复合具有信号响应功能的核壳微球，核壳微球均匀地分布在纤维骨架的三维网络结构中，形成纤维/微球二元共混结构；纤维骨架的纤维直径为0.1 μm～5μm，核壳微球的直径为0.05 μm～3.5 μm，复合隔膜的厚度为8 μm～50 μm；纤维骨架的组成材料采用聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯或聚乙烯醇通过熔融纺丝、静电纺丝之一或两种以上混合，形成纤维网络骨架的耐高温材料；具有信号响应功能的核壳微球是指由电活性材料包覆热敏性有机微球而形成的核壳微球；其中，电活性材料采用聚苯胺、聚噻吩、聚芴、聚对苯撑以及上述材料的衍生物通过电氧化/还原掺杂可转换成电子导电态的高分子导电聚合物之一或两种以上的混合；其中，热敏性有机微球采用聚乙烯微球、聚丙烯微球、聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球或聚偏氟乙烯微球，在80℃～200℃间可发生熔化；其中，热敏性有机微球的直径为0.03 μm～3.0 μm，电活性材料包覆层的厚度为0.01 μm～2 μm；该复合隔膜兼具温度和电势信号响应功能，复合隔膜是通过在纤维骨架中复合具有信号响应功能的核壳微球，该核壳微球对温度和电势信号敏感，在温度超过120 ℃或电势超过4.2 V下微球的结构和表面性质发生转变，进而调控复合隔膜的性质，提升锂离子电池的安全性；复合隔膜的温度信号响应功能是指由于温度升高导致隔膜中核壳微球熔融而使隔膜发生闭孔效应；复合隔膜的电势信号响应功能是指由于电池电势升高，隔膜在电势信号激发，导致核壳微球转变为电子导电态，进而在隔膜中形成导电网络；调控复合隔膜的性质是指隔膜的电子导电性和离子导电性质。