[发明专利]一种耐高温芳纶锂离子电池复合隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐高温芳纶锂离子电池复合隔膜及其制备方法，属于锂离子电池材料的技术领域。本发明包括基膜和涂覆于基膜单侧或双侧的涂层，涂层为芳纶涂层，芳纶涂层由以下重量百分含量的原料制备而成：芳纶1‑6％，成孔剂5‑12％，无机陶瓷粒子0.5‑5％，有机溶剂77‑93.5％；芳纶取自芳纶聚合体，芳纶聚合体中的芳纶含量按照重量百分含量计为10‑30％。本发明的涂层与基膜界面粘合力良好，涂层在长时间和高强度使用条件下不易脱落，透气值和孔径可调，耐热性、电解液浸润性和穿刺强度得到了有效提高，提升了锂离子电池隔膜的安全性能；本发明采用非溶剂致相转换法凝胶成膜，工艺简单可控，易于批量和连续化生产。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料的技术领域，特别是指一种耐高温芳纶锂离子电池复合隔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命等优点而被大量应用于移动电子设备和动力装置中，然而，频繁发生的锂离子电池安全事故引起了人们的广泛关注。其中，隔膜作为锂离子电池的重要组成部分之一，可提供锂离子传输通道，并且，防止正、负极接触发生短路，对锂离子电池的安全性具有非常重要的影响，因此，锂离子电池的发展对隔膜的性能有着更高的要求。

聚烯烃隔膜是目前使用最广泛的锂离子电池隔膜，但是，聚烯烃隔膜存在热收缩率太高和电解液浸润性不足的问题。当前应用最广泛的聚烯烃隔膜是聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)，其在100℃以上就发生软化变形。为了改善聚烯烃隔膜的热稳定性和浸润性，目前主要的解决方案是在聚烯烃隔膜的单面或双面涂覆涂层，这种涂层具有较高的热稳定性，由此可以改善隔膜的热收缩性能和锂离子电池的安全性能。

当前涂层的常用涂覆方式有两种，一种是将聚偏氟乙烯(PVDF)溶解在丙酮中，将其涂覆到聚烯烃基材上，通过干燥挥发出去溶剂，得到具有微孔结构的耐热性聚合物涂层；此种方法可以提高隔膜耐热性能、电解液浸润性以及与电极的粘结性；但是，这种PVDF涂覆由于采用丙酮等低沸点有机溶剂作为造孔剂，安全风险大；同时，该方法对耐热聚合物多微孔层的厚度和形貌很难进行精确控制，对环境湿度要求苛刻，一旦环境湿度有所变化易造成破孔、裂孔等现象，或易于形成致密膜。另外一种是在聚烯烃隔膜上涂覆一层耐热的无机涂层，常用涂覆的无机粒子有氧化铝(Al₂O₃)、二氧化锆(ZrO₂)、二氧化硅(SiO₂)等；此种方法可以有效提高隔膜耐高温性能、电解液亲润性、穿刺强度及熔断温度，减小锂枝晶刺穿隔膜的风险，提高了隔膜的整体安全性；但是，这种陶瓷涂覆存在与基材结合性能差和容易掉粉的问题，而通过粘结剂增加结合力又会造成隔膜透气性变差；同时，陶瓷粒子的强吸水性为锂离子电池生产带来麻烦，聚烯烃隔膜组装的电芯注液前只需80℃条件烘干即可满足要求，而陶瓷隔膜装配的电芯需要110℃以上的温度干燥才能满足注液要求，增加了锂离子电池厂家生产成本。