[发明专利]一种耐高温锂电池隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池隔膜领域，尤其涉及一种类石墨烯结构的锂离子电池碳负极材料的制备方法。

背景技术

随着电子通信设备、计算机设备及移动通讯设备的发展，其对用作这些设备电源的锂二次电池的需求与日俱增。全世界范围内掀起一股锂二次电池的研究和开发浪潮，此外，锂二次电池不仅作为移动电子设备的电源，也可以作为电动汽车、电动工具、卫星等设备的环境友好型电源。

锂二次电池包括锂过渡碱性金属氧化物正极、可嵌脱锂离子的负极、正极与负极之间的隔膜、作为锂离子迁移载体的电解质。

隔膜的主要作用是将正极与负极隔离开，并将电解质保持在其中以保证高的离子电导率。当前，广泛使用的隔膜为聚烯烃微孔膜，例如熔融温度为130℃的聚乙烯PE或熔融温度为170℃的聚丙烯微孔膜PP，此类薄膜达到熔融温度后可自关闭微孔，起到断路作用。然而，当电流过大，温度继续升高时，由于聚烯烃隔膜较低的熔融温度，使得其高温下收缩变形，导致电池短路，引发更大的危险。

为了提高隔膜耐温性，日本、韩国等国的企业先后报道了采用陶瓷涂覆聚烯烃隔膜以提高隔膜的耐温性。然而，此类陶瓷涂层存在剥离强度差，陶瓷颗粒同粘结剂相容性差的缺点。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐高温锂电池隔膜及其制备方法，旨在解决现有技术中电池隔膜耐热性、相容性较差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种耐高温锂电池隔膜，所述耐高温锂电池隔膜包括基材膜及涂覆于基材膜表面的碱性金属氧化物涂层，所述碱性金属氧化物涂层厚度为1~4μm，所述的碱性金属氧化物涂层由聚合物粘结剂、改性碱性金属氧化物及溶剂制成。

优选的，所述基材膜为聚合物微孔膜，所述聚合物微孔膜中的聚合物为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度线性聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰胺、聚酰亚胺及聚氨酯中的一种或多种。

优选的，所述聚合物粘结剂为聚酰胺、聚酰胺-聚酰亚胺、聚氨酯、聚丙烯酸、环氧树脂及聚醋酸乙烯酯中的一种或多种，所述聚合物粘结剂用量为金属氧化物涂层总固体量的5-40%。

优选的，所述改性碱性金属氧化物为氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化锌和勃母石中的至少一种。

优选的，所述溶剂为丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺及N,N-二甲基乙酰胺中的一种或多种。

优选的，利用碱性金属氧化物表面的羟基与硅烷偶联剂中亲无机端的烷氧基硅基反应生成改性碱性金属氧化物。

优选的，所述硅烷偶联剂一端带有胺基、碳碳双键、巯基、环氧基或卤代烷基，另一端带有烷氧基硅基。

优选的，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、二氯甲基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

优选的，所述的碱性金属氧化物涂层由聚合物粘结剂、改性碱性金属氧化物在溶剂中发生交联反应后得到。

一种耐高温锂电池隔膜的制备方法，其中，包括步骤：

A、提供基材膜；

B、在所述基材膜上涂覆碱性金属氧化物涂层，所述碱性金属氧化物涂层厚度为1~4μm，所述的碱性金属氧化物涂层由聚合物粘结剂、改性碱性金属氧化物及溶剂制成。

有益效果：本发明的涂层具有良好的附着力和均匀性，从而使得涂层具有很好的耐热性，其中的改性碱性金属氧化物与聚合物粘结剂具有很好的相容性，制得的隔膜具有较佳的尺寸稳定性，其在高温下不变形。

附图说明

图1为本发明中聚合物粘结剂的结构示意图。

图2为本发明中碱性金属氧化物的结构示意图。

图3为本发明中硅烷偶联剂的结构示意图。

图4为本发明中硅烷偶联剂与碱性金属氧化物的反应原理图。

图5为本发明中聚合物粘结剂与改性碱性金属氧化物的反应原理图。

具体实施方式