[实用新型]一种耐温性安全锂离子电池隔膜

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种耐温性安全锂离子电池隔膜。

背景技术

近年来由于聚烯烃锂离子电池隔膜是市场的主流，其材料本身不耐温的性能和制造缺陷使得锂离子电池的使用安全性能受到质疑。因此，通过改进锂离子电池隔膜的性能提高锂离子电池的安全性问题受到了越来越多的关注，国内外各大院校及相关研究所、锂离子电池隔膜制造企业和锂离子电池制造单位掀起了一股突破锂离子电池隔膜安全性的热潮，各种各样的里锂离子电池隔膜层出不穷：第一陶瓷涂层聚烯烃隔膜、耐温聚合物纤维无纺布第一陶瓷涂层隔膜、PVDF涂层聚烯烃隔膜、PVDF隔膜等，除了第一陶瓷涂层隔膜已经规模化生产之外，其余的都处于实验研发阶段，但第一陶瓷涂层隔膜的涂层工艺为：利用现有的干法锂离子电池隔膜（单向拉伸PP、PE和双向异步拉伸PP、湿法双向同步拉伸PE隔膜）在其上直接涂敷水溶性或油性纳米陶瓷溶液，低温烘干（40～60℃），其结果为：由于聚烯烃基础隔膜微孔孔径尺寸小，纳米陶瓷颗粒不能镶嵌在孔内圆周壁上，第一陶瓷涂层与基材聚烯烃微孔隔膜不能形成一个机械锁合的有机的整体；尤其是所用粘合剂不能使陶瓷与聚烯烃膜形成较强的结合界面，造成了第一陶瓷涂层部分脱落（涂层洞）或大面积脱落。并且这种第一陶瓷涂层锂离子电池隔膜因为界面结合不牢在分切时产生很多粉末。最为严重的问题是，这样的隔膜组装进电池内部后，涂层脱落，不仅没有提高锂离子电池隔膜的安全性，反而因为脱落的陶瓷纳米粉片而影响了锂离子电池的电性能。所以直到目前为止，因锂离子电池隔膜本身性能造成的锂离子电池安全问题依然没有解决，这是制约锂离子电池制造水平的一个技术瓶颈。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种耐温性安全锂离子电池隔膜。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种耐温性安全锂离子电池隔膜，包括聚烯烃层和复合在聚烯烃层上、下表面的第一陶瓷涂层；聚烯烃层上均匀设有通孔，通孔内壁上设有第二陶瓷涂层，孔隙率为40-55%；聚烯烃层厚为6～30μm；第一陶瓷涂层厚为1～10μm。

为了使纳米陶瓷涂层能够渗透进聚烯烃层微孔并与孔的圆周壁牢固结合，采用本申请采用先萃取铸片后拉伸的双向同步拉伸湿法PE隔膜生产工艺，微孔孔径为0.6～1.2μm。

上述隔膜第一陶瓷涂层和聚烯烃层结合牢固、耐高温，具有很好的电解液润湿性、力学性能和耐温性能，同时还具有高温关断性能，厚度薄，利用本实用新型锂离子电池隔膜制造的电池具有较高的容量和快速充放电功能、较好的使用安全性能，可以广泛用于消费类锂离子电池和动力锂离子电池。

聚烯烃层厚为6～20μm；第一陶瓷涂层厚为1～8μm。这样在降低厚度、减小成本的同时，不影响隔膜的其它性能。

聚烯烃层厚为6～15μm；第一陶瓷涂层厚为1～6μm。这样在保证隔膜性能的同时，进一步减小了其性能。

聚烯烃层内均匀分散有无机颗粒；无机颗粒的质量为聚烯烃层质量的1-6%。这样进一步提高了隔膜的电解液润湿性、力学性能和耐温性能。

聚烯烃层内均匀分散有直径为30～600nm的无机颗粒；无机颗粒的质量为聚烯烃层质量的1-6%；无机颗粒的直径优选为40～500nm。

聚烯烃层内均匀分散有抗氧剂颗粒，抗氧剂颗粒的质量用量为聚乙烯层质量的0.1～0.5%；这样不仅提高了隔膜的抗氧化性能，而且提高了隔膜的力学性能。

优选，聚烯烃层内均匀分散有粒径≤150μm的抗氧剂颗粒，抗氧剂颗粒的质量用量为聚乙烯层质量的0.1～0.5%。

通孔的形状为圆柱形，通孔孔径为280-330nm，第二陶瓷涂层的厚度为0.06-0.12μm。这样可保证电池快速充放电功能、较好的使用安全性能。

通孔的形状为中间大两头小的枣核形；通孔中间部分最大内径为两头部分最小内径的1.5-3倍，两头部分最小内径为240-180mm。这样可大幅度提高隔膜的挂液能力。

上述聚烯烃层的原料包括：纳米分散剂、无机颗粒、抗氧剂、PTFE分散液、聚乙烯粉和石蜡油，所述抗氧剂的质量用量为聚乙烯粉质量的0.1～0.5%；无机颗粒的质量用量为聚乙烯粉质量的1～6%；PTFE分散液的质量用量为聚乙烯粉质量的0～30%；聚乙烯粉的质量用量为石蜡油质量的5～40%；纳米分散剂与无机颗粒的质量比为（1：20）～（1：90）；PTFE分散液的固含量为50～60%。