[发明专利]一种高耐热锂离子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，特别涉及一种高耐热锂离子电池隔膜及其制备方法。 

背景技术

可充电锂离子电池具有高工作电压、高能量密度、长循环寿命、无记忆效应、无污染和可快速充放电等优点，被广泛应用于日常电子、电器及数码产品中，具有广阔的市场空间和良好的发展前景。随着人们对电池品质需要的日益提高，随之而来的是如何保障锂电池安全性的技术问题。 

聚烯烃隔膜是可充电锂离子电池的关键组成部分之一，是保障锂电池安全性的关键，其质量的优劣对电池的容量大小、使用寿命及电池的安全性有很大的影响。为了提高锂离子电池隔膜的熔断温度，提高隔膜的抗刺穿强度、提高隔膜材料在高电压条件下的耐用性、增强其使用寿命，目前通用的做法是对其进行改性，改性的手段之一是在聚烯烃多孔膜上增加耐热层，耐热层通常使用无机陶瓷颗粒和聚合物耐热纤维，其制备方法通常包括如下步骤：制备涂布液、涂布、凝固、水洗定型、干燥，其中，薄膜的微孔在凝固过程一步形成，但是存在如下问题：耐热涂层的孔径小且均一性差、孔隙率低；隔膜的透气率低、耐热性能差。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述不足，提供一种高耐热锂离子电池隔膜。 

本发明所要解决的另一技术问题是提供所述电池隔膜的制备方法。 

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下： 

一种高耐热锂离子电池隔膜，包括聚烯烃多孔膜和至少一层涂布在聚烯烃多孔膜上的耐热涂层，所述耐热涂层的涂层面密度为2.0～3.0g/m²，涂层的平均孔径为6～10μm；所述锂离子电池隔膜的熔断温度≥210℃，孔隙率为40～70%，透气性≤500s/100cc·in²·1.22KPa。

一种高耐热锂离子电池隔膜的制备方法，它如下步骤进行： 

（1）制备涂布液：先将耐热纤维溶解于溶剂中，再加入造孔剂，搅拌混合均匀，得到涂布液，其中，耐热纤维占涂布液质量的1%~15%，造孔剂占涂布液质量的1%~10%，造孔剂是极性小于5的两种溶剂组成的混合物；其中任意一种有机溶剂的含量不超过造孔剂总质量的75%。

（2）涂布：将上述涂布液涂布在聚烯烃多孔膜的表面上，形成耐热涂层，得到含有耐热涂层的微孔薄膜A； 

（3）预造孔：将上述含有耐热涂层的微孔薄膜在空气中风干/暴露30~120秒，得到微孔薄膜B；

（4）凝固：将上述风干后的微孔薄膜B浸入凝固浴停留10~35秒，耐热涂层形成聚合物凝胶层，得到含有高耐热涂层的多微孔薄膜C；

（5）水洗：将上述多微孔薄膜C浸入水中，进行水洗定型；

（6）干燥：将上述水洗定型后的微孔薄膜进行干燥，得到高耐热锂离子电池隔膜。

上述制备方法，所述的耐热纤维为聚间苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺或聚酰亚胺。 

上述制备方法，所述的造孔剂为正戊烷、环己烷、石油醚、乙酸乙酯、异丙醇中的任意两种，其中任意一种有机溶剂的含量不超过造孔剂总质量的75%。 

上述制备方法，所述涂布液中的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的任意一种。 

上述制备方法，所述凝固浴由有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙二醇、二甲基亚砜、无水乙醇两种及以上的混合物和去离子水组成，凝固浴中有机溶剂的含量占总质量的20~100%，其中任意一种有机溶剂的含量不超过凝固浴总质量的45%。 

与现有技术相比，本发明通过对造孔剂种类的选择、用量的控制、风干时间的控制，以及通过“两步造孔”技术，使隔膜具有均匀的孔径，足够高的孔隙率及高的熔断温度（≥210℃），既是在聚烯烃多微孔基膜发生熔融破膜的情况下，涂层依然能够保持其完整性，阻隔电池电极的直接接触，从而保障电池的安全性；耐热涂层与聚烯烃多孔基膜的微孔相互贯通，保障了锂离子的透过性能。本发明提供的制备方法简单易得，操作简便，耗能低，得到的耐热涂层的涂层面密度为2.0~3.0g/m²，涂层的平均孔径为6~10μm；隔膜的熔断温度≥210℃，孔隙率为40～70%，透气性≤500s/100cc·in²·1.22KPa。 

附图说明

图1-5是实施例1-5得到的高耐热锂离子电池隔膜的SEM照片。 

图6是对比例得到的锂离子电池隔膜的SEM照片。 

具体实施方式