[发明专利]复合隔离膜及其形成方法

说明书

技术领域

本发明属于聚烯烃薄膜制造技术领域，具体涉及一种复合隔离膜和复合隔离膜的形成方法。

背景技术

目前，聚烯烃薄膜材料获得越来越多的应用和发展，当前最广泛的应用是作为锂离子电池的隔离膜材料，成为锂离子电池的关键内层组件之一。隔离膜材料对实际电池的性能有着至关重要的影响，隔离膜本身既是电子的非良导体，但也允许电解质离子通过。此外，隔离膜材料还必须具备良好的化学、电化学稳定性和机构性能以及在反复充放电过程中对电解液保持高度浸润性。隔离膜材料与电极之间的界面相容性、隔离膜对电解质的保持性均对锂离子电池的充放电性能、循环性能等有较大影响。聚烯烃微孔隔膜具有良好的力学性能和电解液中的稳定性，但由于聚烯烃的非极性，隔离膜与电解液之间浸润性欠佳，导致组装的电池存在内阻高、容量低等缺陷。

全氟磺酸树脂最早由杜邦公司于70年代开发成功，并将其加工成全氟磺酸质子交换膜，主要应用在现代氯碱工业以及燃料电池领域。全氟磺酸离子交换树脂主链为氟碳组成的线性结构，支链是带有磺酸或磺酰氟基团的全氟醚结构。其中，主链赋予了树脂高的热稳定性、化学稳定性和较高的机械强度。侧链则赋予树脂离子交换的能力。一般采用含有磺酰氟基团的单体与四氟乙烯、六氟丙烯等两元三元甚至四元共聚而成，并且含有磺酰氟的单体结构。

为此，若能将全氟磺酸离子交换树脂高的热稳定性、亲水性以及离子交换能力与聚烯烃隔膜良好的机械性能结合起来，开辟一种新的复合隔离膜将有助于锂电池总体性能的提高。

发明内容

有鉴于此，提供一种具有较高的电解液吸液能力和锂离子穿透能力的复合隔离膜及其形成方法。

一种复合隔离膜的形成方法，其包括如下步骤：

将全氟磺酸树脂中的SO₂F基团或H型磺酸基团转化成SO₃Li基团，得到功能基团为SO₃Li的全氟磺酸离子交换树脂；

将获得的全氟磺酸离子交换树脂溶于溶剂中，得到树脂溶液；

将聚烯烃微孔隔膜表面处理，得到处理过的微孔隔膜；

将经过表面处理的聚烯烃微孔隔膜浸泡在所述树脂溶液中，取出干燥，得到复合隔离膜。

以及，一种复合隔离膜，其包括聚烯烃微孔隔膜和功能基团为SO₃Li的全氟磺酸离子交换树脂，所述全氟磺酸离子交换树脂通过上述复合隔离膜的形成方法涂覆于所述聚烯烃微孔隔膜而构成所述复合隔离膜。

在上述复合隔离膜及其形成方法中，采用经离子转化后具有Li离子交换功能的全氟磺酸离子交换树脂与经表面处理后的聚烯烃微孔隔膜复合，对聚烯烃微孔隔膜进行改性，由于全氟磺酸离子交换树脂高的热稳定性、亲水性以及离子交换能力，从而提高隔离膜的吸液能力、耐热性和离子穿透能力。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的复合隔离膜的形成方法流程图；

图2是原始聚烯烃微孔隔膜的扫描电镜图；

图3是实施例1中经表面紫外辐照和涂覆后聚烯烃微孔隔膜的扫描电镜图；

图4是实施例2中经表面化学处理和涂覆后聚烯烃微孔隔膜的扫描电镜图；

图5是实施例4中直接涂覆后聚烯烃微孔隔膜的扫描电镜图；

图6是涂覆前的聚烯烃微孔隔膜的电导性能测试结果；

图7是本发明实施例中涂覆后的聚烯烃微孔隔膜的电导性能测试结果。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，为本发明实施例的复合隔离膜形成方法的流程图，该方法包括如下步骤：

S01：将全氟磺酸树脂中的SO₂F基团或H型磺酸基团转化成SO₃Li基团，得到功能基团为SO₃Li的全氟磺酸离子交换树脂；

S02：将获得的全氟磺酸离子交换树脂溶于溶剂中，得到树脂溶液；

S03：将聚烯烃微孔隔膜表面处理，得到处理过的微孔隔膜；

S04：将经过表面处理的聚烯烃微孔隔膜浸泡在所述树脂溶液中，取出干燥，得到复合隔离膜。