[发明专利]一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种锂离子电池复合隔膜，以及该复合隔膜的制备方法，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

锂离子电池由于具有电压高、比能量高、循环寿命长且不污染环境的优点，因此其近年来得到了广泛的研究和应用，并已经成为各类电子产品的主力电源。锂离子二次电池一般由正负极、隔膜、电解质和外壳组成。隔膜是电池中重要的组成部分，其具有独特的不导电而允许离子通过的特性。隔膜在锂离子电池中的作用是将正负极隔离开来，防止发生短路，同时保证锂离子能够自由的通过，从而使电池产生电流。

随着新能源产业的发展，尤其是电动汽车的快速发展，动力型锂离子电池也得到了快速发展与应用。与普通锂离子电池相比，动力型锂离子电池有着容量大、充放电电流大、安全性能要求高等特点。由于锂离子电池的高能量密度以及采用了有机易燃的电解液体系，当发生误用或滥用时，在一定条件下会引起自燃甚至爆炸等不安全事故，因此，锂离子电池的安全性研究备受关注。目前广泛用于锂离子电池隔膜制造的主要为聚烯烃，与其他材料相比，聚烯烃薄膜虽然有着较好的力学性能和化学稳定性，但其自身的热稳定性有限，同时也是易燃物质，锂离子电池在使用的过程中，由于隔膜的缺陷出现短路或析出的金属锂会与电解液反应都会生成大量的热，致使整个隔膜将在熔化温度熔融并因此而发生大面积短路，以致常常因起火甚至爆炸而摧毁电池。因此，需要对现有的聚烯烃隔膜进行改性。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池复合隔膜。

同时，本发明还提供一种锂离子电池复合隔膜的制备方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种锂离子电池复合隔膜，包括聚烯烃隔膜和涂覆在聚烯烃隔膜至少一个表面上的含氟高分子聚合物涂层。

所述复合隔膜的厚度为14～80μm，其中，聚烯烃隔膜的厚度优选6～60μm，含氟高分子聚合物涂层的厚度优选2～10μm。

所述的聚烯烃隔膜为聚丙烯隔膜、聚乙烯隔膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯隔膜或聚丙烯/聚丙烯隔膜等锂离子电池领域常规采用的隔膜材料。

所述的含氟高分子聚合物涂层主要由以下体积份的组分组成：固含量为10～40%的聚丙烯酸酯包覆含氟乳液100份、复合表面活性剂0.1～5份、复合硅酮消泡剂0.001～0.1份、乳液悬浮稳定剂0.001～0.1份、聚醚硅油流平剂0.001～0.1份。

所述的聚丙烯酸酯包覆含氟乳液为在含氟乳液粒子上包覆丙烯酸酯类聚合物形成的乳液。

所述的复合表面活性剂由聚氧乙烯型非离子表面活性剂和多元醇按照体积比为2:1～10:1组成。聚氧乙烯型非离子表面活性剂为包含多个聚氧乙烯基团的壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚等；多元醇为乙二醇，失水山梨醇等。

所述的复合硅酮消泡剂为聚二甲基硅氧烷和聚乙烯的共聚物，制备方法参见《聚乙烯-聚二甲基硅氧烷两嵌段共聚物的合成及表征》（应用化学，1987.5）。

所述的乳液悬浮稳定剂为邻苯二甲酸烷基酰胺或邻苯二甲酰牛脂酰胺。

所述的聚醚硅油流平剂为氨基聚醚二甲基硅氧烷。

所述的聚丙烯酸酯包覆含氟乳液可以采用常规方法制备；具体的，所述的聚丙烯酸酯包覆含氟乳液由以下重量份的组分聚合制备：含氟乳液100份、制备聚丙烯酸酯所用的单体1～60份、乳化剂0.05～2份、引发剂A0.001～0.1份。其制备方法为：在含氟乳液中加入20～60%的单体浸泡溶胀，升温至75～85℃，再加入引发剂A、乳化剂和剩余单体，保温反应1～1.5小时即得聚丙烯酸酯包覆含氟乳液。

所述的制备聚丙烯酸酯所用的单体由软单体、硬单体和功能性单体组成，其中软单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸异辛酯，硬单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、醋酸乙烯酯，功能性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸，软单体、硬单体和功能性单体的质量比为2:2:1～10:10:1。

所述的乳化剂为非离子型的壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚。

所述的引发剂A为过硫酸铵。

所述的含氟乳液可以采用市售商品，如聚四氟乙烯PTFE分散性乳液，或采用常规方法制备；具体的，所述的含氟乳液由以下重量份的组分聚合制备：含氟单体100份、复合乳化剂0.05～2份、引发剂B0.001～0.1份、水200份。其制备方法为：将含氟单体、复合乳化剂、引发剂B和水混匀，在45～55℃下聚合反应2.5～3.5小时即得含氟乳液。