[发明专利]一种芳香族聚酰胺复合隔膜、其制备方法及二次电池

说明书

本发明涉及一种芳香族聚酰胺复合隔膜，其制备方法及二次电池。本发明中涉及的芳香族聚酰胺复合隔膜，包括玻璃纤维及芳香族聚酰胺，所述复合隔膜在300℃时热收缩率＜3％。本发明还提供了一种芳香族聚酰胺复合隔膜的制备方法。本发明的复合隔膜具有优异的机械性能和耐热性，特别适用于二次电池。

技术领域

本发明涉及一种芳香族聚酰胺复合隔膜，其制备方法及二次电池。

背景技术

锂二次电池作为新能源产业的杰出代表，近年呈现出井喷式的增长，尤其是在电动汽车领域，具备大倍率充放性能的动力电池更是出现了供不应求的局面。随着锂二次电池在电动汽车上的大量应用，电池安全性已经成为动力电池检验的重要标准之一。其中，锂电池隔膜是单体电芯安全性保障的第一条“防线”。目前正广泛应用于锂电池中的隔膜主要为聚烯烃类融熔拉伸隔膜，这些材料所拥有的关闭效应在电池发热时有助于安全性的提高。

然而，当电池发生内部短路时，局部放热使短路部分瞬间温度最高可达 600℃。聚烯烃材料的熔点为160℃或更低，隔膜在获得关闭效应之前熔融，且可能导致发生大面积的电极之间的短路，产生的热量引起电解液气化，进而引发燃烧或者爆炸。聚烯烃类隔膜材质的局限性在于：耐温性能有限，通常低于160℃，使得锂二次电池的安全性降低，不适合作为电动汽车用的锂离子动力电池隔膜。

芳香族聚酰胺类聚合物(PPTA、PMIA、PBA、PSA)具有高耐热性，玻璃化温度在300℃以上，热分解温度高达560℃，此外还有高绝缘性和耐化学腐蚀性，是作为锂离子电池隔膜的上佳选择。国内有研究机构已经将芳纶应用于锂离子电池隔膜，如公开号为CN103242556A的中国专利及公告号为CN202384420U的中国专利中将芳香族聚酰胺类聚合物纤维涂覆到聚烯烃隔膜表面，这些方法由于受限于聚烯烃基材，因此在应用性方面大打折扣。

发明内容

为了克服上述问题，本发明现提供一种芳香族聚酰胺复合隔膜，包括玻璃纤维及芳香族聚酰胺，所述复合隔膜在300℃时热收缩率<3％；优选为<1％。所述的芳香族聚酰胺包覆在玻璃纤维上。

本发明中，所述复合隔膜在300℃时热收缩率<3％；优选为<1％。；所述复合隔膜在500℃时热收缩率＜5％；优选<3％；进一步优选为<1％。；所述的热收缩率包括横向热收缩率和纵向热收缩率。

本发明中，所述复合隔膜的透气率为50～500s/100cc；优选为80～300s/100cc；进一步优选为90～200s/100cc。

本发明中，所述复合隔膜的厚度为12～40μm；优选为15～30μm；进一步优选为18～25μm。

本发明中，所述复合隔膜的拉伸强度为50～300MPa；优选拉伸强度为80～250MPa；进一步优选拉伸强度为100～200MPa。

根据本发明的实施方式，所述芳香族聚酰胺选自聚对苯二甲酰对苯二胺(芳纶1414，PPTA)、聚间苯二甲酰间苯二胺(芳纶1313，PMIA)、聚对苯甲酰胺(芳纶Ⅰ,PBA)及聚苯砜对苯二甲酰胺(PSA)中至少一种。芳香族聚酰胺类聚合物(PPTA、 PMIA、PBA、PSA)具有高耐热性，玻璃化温度在300℃以上，无固定熔点，热分解温度高达560℃，此外还有高绝缘性和耐化学腐蚀性，具备自熄功能，是作为锂二次电池隔膜材料的上佳选择。

上述复合隔膜中，所述芳香族聚酰胺的孔隙率40～80％；优选为45～75％；进一步优选为50～70％。所述芳香族聚酰胺的含量为10～60wt％；优选为20～ 50wt％。