[发明专利]一种电池隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电池隔膜及其制备方法。

背景技术

随着信息技术的发展，我们对移动电源的需求也快速增长，同时，与传统电池相比，需求的方向也发生了转变：能量高、体积小、重量轻、安全性能高，已经成为了移动电源发展的新方向。锂离子电池由于其能量密度高、循环寿命长、安全无公害、快速冲放电的性能，成为了众多便携电子设备和电动汽车的首选。

离子电池的组成部分包括：电极、电解质、聚合物隔膜(电池隔膜)等，其中两个电极之间的隔膜起到了很重要的作用，它不仅要起到分隔两极，使电池不至于内部短路的作用，还要起到透过离子的作用，一定的孔隙率能够保证电池隔膜在具有良好透过率的前提下，还能保证优秀的机械性能。在电池使用过程中不可避免的会产生一部分热量，如果发生了故障，温度会一直上升，导致电池内压大幅增加，容易发生爆炸。这种安全隐患可以在一定程度上通过电池隔膜来排除，具有多孔结构的电池隔膜，在温度较高时会发生融化，导致孔洞的关闭，增加阻抗，遮断电流，达到保障安全的作用。然而通常的电池隔膜材料选用聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，熔点都在200℃以下，自闭温度也较低(PE自闭温度130～140℃，PP自闭温度170℃左右)，在电池工作环境温度较高，或者放电电流过大时，由于电解质的热惯性作用，隔膜遮断电流后温度还会继续升高，达到膜破坏温度时，隔膜会完全破坏，致使电池内部短路温度继续升高，从而导致电池爆炸。因此我们需要一种耐高温材料的电池隔膜来保障电池在更高温度下的安全，同时又要具有优良的透过性和绝缘性，而聚酰亚胺膜就成为了锂离子电池中电池隔膜的理想材料之一。

比亚迪股份有限公司的申请号为200610170396.X(公布号：CN101212035B，公布日：2008年7月2日)的中国专利报道了一种电池隔膜及其制备方法，它的特点是，在制备好的聚酰亚胺多孔膜上涂覆聚烯烃，真空加热，制得孔中含有聚烯烃的聚酰亚胺薄膜。这种方法虽然通过使用聚酰亚胺材料作为电池隔膜，利用了其耐高温的特性，但是由于聚酰亚胺膜孔中填充了聚烯烃，不利于离子透过，导致电池隔膜的透过率下降，提高了电池隔膜的阻抗；而且在高温下聚烯烃会融化破坏，无法达到高温下闭孔保护的作用。

比亚迪股份有限公司的申请号为200810145795.X(公布号CN101656306A，公布日：2008年7月2日)的中国专利申请报道了一种复合隔膜及其制备方法和包括该复合隔膜的电池，它的特点是，制备聚酰亚胺和聚烯烃的多孔膜，通过粘合层粘合，在溶液中浸泡。除去粘合层中的成孔物质，得到聚酰亚胺和聚烯烃的复合电池隔膜。这种方法虽然同时利用了聚酰亚胺的耐高温性和聚烯烃的闭孔保护功能，但是由于通过粘合层粘合后才在溶液中浸泡除去成孔物质，这样会导致不能完全除去粘合层中的成孔物质，使粘合层的孔隙率下降，导致复合膜的两侧不能很好的连通，从而降低了复合膜的整体透过率，增加了阻抗，降低电池效率。

梁金的申请号为200810067765.1(公布号：CN101304082A，公布日：2008年11月12日)的中国专利申请报道了一种锂离子二次电池隔膜复合膜及其制造工艺，它的特点是，使用多层聚烯烃多孔膜和聚酰亚胺多孔膜层叠制备电池隔膜。其缺点在于层间结合力不强，层叠膜之间容易脱落，降低离子透过率，增加阻抗。

发明内容

为了克服现有技术中电池隔膜各复合层间附着力弱和透过率低的缺点，本发明提供一种粘结力强，透过率高的电池隔膜及其制备方法。与现有技术相比，本发明提供的电池隔膜的层与层之间粘结力强，透过率高，具有良好的耐高温性和闭孔保护功能。本发明还提供电池隔膜的制备方法，该方法工艺简单、易于操作。

为了解决上述技术问题，本发明提供下述技术方案：

一种电池隔膜，它的特点是，所述电池隔膜包括聚酰亚胺多孔膜层和聚烯烃多孔膜层，所述聚烯烃多孔膜层粘结在聚酰亚胺多孔膜层上；所述电池隔膜上设有通孔，所述通孔的孔径为60-250纳米，孔隙率为30-60％，透气率为80-450s/100cc。所述透气率优选为200-300s/100cc。

进一步的，所述电池隔膜的厚度为30-50微米，所述聚酰亚胺多孔膜层的厚度为20-40微米。电池隔膜的厚度减去聚酰亚胺多孔膜层的厚度即是聚烯烃多孔膜层的厚度，聚烯烃多孔膜层的厚度至少是4微米。

进一步的，所述电池隔膜的厚度为35-45微米，所述聚酰亚胺多孔膜层的厚度为25-35微米。

进一步的，所述通孔的孔径为90-200纳米，孔隙率为35-55％。