[发明专利]锂离子动力电池复合隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池领域，特别涉及锂离子动力电池复合隔膜及其制备方法。

背景技术

动力电池作为纯电动汽车的唯一能量来源，其性能直接影响整车性能。锂离子动力电池以其高比能量、长循环寿命、无记忆效应、安全可靠以及能快速充放电等优点而成为新型电源技术研究的热点。锂离子动力电池的组成包括：正极、负极、隔膜和电解液。电池隔膜是指在锂离子电池正极与负极之间的聚合物隔膜，是锂离子动力电池最关键部分，对电池安全性和成本有直接影响。电池隔膜的主要作用有二：一是隔离正、负极并使电池内的电子不能自由穿过；二是能够让电解液中的离子在正负极间自由通过。电池隔膜的离子传导能力直接关系到锂离子动力电池的整体性能，它的隔离正负极作用，使电池在过度充电或者温度升高的情况下，能够限制电流的升高，防止电池短路引起爆炸，具有微孔自闭作用，对电池使用者和设备起到安全保护的作用。

目前，锂离子动力电池的隔膜多采用聚烯烃制备，如聚丙烯/聚乙烯双层复合隔膜或者聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合隔膜。但是这种隔膜的耐高温能力不高，且能量利用率比较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种锂离子动力电池复合隔膜及其制备方法，该复合隔膜具有优异的耐高温性、阻燃性和储能性能，从而提高了锂离子动力电池的能量利用率及其安全性。

根据本发明的一个方面，提供一种锂离子动力电池复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：

(A)制备相变储能微胶囊粉，该制备方法包括以下步骤：

A1：将相变材料、可聚合单体、交联剂、阻燃剂在高于相变材料熔点的温度下混合均匀，得到油相；

A2：将经表面处理的二氧化硅颗粒分散在水中，并与所述油相混合均匀，得到第一混合液；

A3：在所述第一混合液中加入表面活性剂，并通入氮气，得到第二混合液；

A4：将引发剂溶于水后滴加到所述第二混合液中，得到相变储能微胶囊；以及

A5：将所述相变储能微胶囊进行干燥，得到相变储能微胶囊粉；以及

(B)将所述相变储能微胶囊粉与粘结剂混合，涂覆在聚烯烃膜层的两侧，形成微胶囊层，所述微胶囊层和所述聚烯烃膜层构成锂离子动力电池复合隔膜。

优选地，所述相变材料为石蜡。

优选地，所述可聚合单体与相变材料的质量比不低于3:10，所述阻燃剂的质量不高于所述可聚合单体质量的50％，所述经表面处理的二氧化硅颗粒的质量不高于所述相变材料质量的50％。

优选地，步骤A2中，所述混合为搅拌混合，所述搅拌混合的速度不低于800转/分钟。

优选地，所述阻燃剂为氯化石蜡。

优选地，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、或者过硫酸钾和亚硫酸氢钠的混合液。

优选地，所述引发剂的添加量为所述可聚合单体质量的2～4％，滴加引发剂的时间为2～4小时。

优选地，在步骤A4中，通过引发剂引发聚合单体的聚合反应来得到相变储能微胶囊，聚合反应的时间为6～10小时。

优选地，所述可聚合单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、苯乙烯和二乙烯基苯中的任意一种或多种。

本发明还公开了一种锂离子动力电池复合隔膜，由上述技术方案所述的方法制备。

与现有技术相比，本发明制备相变储能微胶囊粉的方法具有如下有益效果。首先，通过将相变材料、可聚合单体、交联剂、阻燃剂制成油相，将引发剂溶于水相，油相与水相混合并经表面活性剂稳定后形成具有稳定油水界面的第二混合液，在引发剂的作用下所述可聚合单体和所述交联剂在油水界面发生聚合反应，避免了仅在油相聚合而导致的反应完成率低的问题，提高了可聚合单体的利用率；其次，由聚合反应生成的聚合物微胶囊壳层将由所述相变材料和阻燃剂组成的微胶囊核层包裹在内，形成了壳层包覆核层的包裹结构；此外，经表面处理的二氧化硅颗粒兼具有良好的亲水性和亲油性，易于分散在油水界面，在所述可聚合单体和所述交联剂在油水界面发生聚合反应时，所述二氧化硅颗粒会镶嵌在所述微胶囊壳层中，从而形成的完整的相变储能微胶囊结构。

本发明制成的相变储能微胶囊粉，具有优异的耐高温、阻燃性和储能性能，将其涂覆在聚烯烃膜层两侧共同构成的锂离子动力电池的复合隔膜，不仅使复合隔膜具有了快速传导热量和阻燃的性能，最大程度地保证了锂离子动力电池的安全性；而且所述复合隔膜可以充分利用电池热量，电池温度高时，储存能量，在电池温度低时，释放存储的能量，提高了能量的利用率，避免了能量的浪费。

附图说明