[发明专利]一种复合隔膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种复合隔膜的制备方法，所述制备方法至少包括：首先，提供基体膜，将所述基体膜置于磁控溅射腔体内；然后，以低熔点的聚合物为第一靶材材料，在所述基体膜两侧表面溅射低熔点聚合物涂层；最后，以陶瓷材料为第二靶材材料，在所述聚合物涂层表面溅射陶瓷涂层。该复合隔膜厚度为19‑40μm，孔隙率为40％‑70％，平均孔径为0.1μm‑0.5μm，闭孔温度为80‑160℃，破膜温度为250‑450℃。该方法对设备要求低、成本低廉，适用于大规模工业化连续生产。所制备的复合隔膜具有优越的耐高温性能、热关断性能、良好的电解质润湿性及机械性能。另外，隔膜中的陶瓷涂层与基体材料黏结性能优越，无掉粉现象。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别是涉及一种具有热关断、高热稳定性复合隔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池由正极、负极、电解质及隔膜构成。隔膜材料在锂离子电池中主要起隔绝正负极防止内部短路的作用，同时保有大量的电解质保证锂离子在隔膜中顺畅传导。现有的商用化聚烯烃多孔隔膜具有热关断性能，但是在高温下热稳定性不足，易造成电池大面积短路，引发电池热失控，进而产生电池爆炸、自燃等安全隐患。因此，为了降低动力锂电池存在的安全隐患，要求隔膜具有热关断性能、高温下热稳定性极高，即热关断温度与破膜温度相差大，电池使用的安全温度区间宽。

CN101794870A、CN102544414A公开了利用无机颗粒的耐高温、亲电解质性能一定程度提高锂离子电池隔膜的高温热稳定性，但所公开的锂离子电池隔膜不具有热关断性能。德国赢创德固赛的CN100397681C、CN1679183A、CN101425570A公开了陶瓷复合隔膜制备方法及无机涂层浆料配方，所制备的陶瓷复合隔膜高温稳定性能优越，但是隔膜也不具有热关断特性，也存在陶瓷涂层“掉粉”现象。CN103066231A公开了一种用SiO₂溶胶改性聚烯烃多孔膜的方法，聚烯烃隔膜具有热关断特性，但是SiO₂溶胶的加入并没有使隔膜的破膜温度大幅度提升，电池使用的安全温度区间仍然较窄。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种复合隔膜及其制备方法，用于解决现有技术中聚烯烃隔膜高温热稳定性差，无纺布陶瓷复合隔膜无热关断性能及陶瓷复合隔膜“掉粉”问题的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种复合隔膜的制备方法，所述制备方法至少包括：

1)提供基体膜，将所述基体膜置于磁控溅射腔体内；

2)以聚合物为第一靶材材料，在所述基体膜两侧表面溅射聚合物涂层；

3)以陶瓷材料为第二靶材材料，在所述聚合物涂层表面溅射陶瓷涂层。

作为本发明复合隔膜的制备方法的一种优化的方案，所述步骤1)中，将所述基体膜卷绕于磁控溅射腔体内的卷绕机上，并设置所述卷绕机转速为10～25m/min。

作为本发明复合隔膜的制备方法的一种优化的方案，所述步骤1)中，提供的所述基体膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚芳砜、聚丙烯腈、聚酰胺或聚醚醚酮中的一种或几种的组合。

作为本发明复合隔膜的制备方法的一种优化的方案，所述步骤1)中，提供的所述基体膜的耐热温度范围为250-450℃，厚度为15-30μm，孔隙率为40％-70％，平均孔径为2-4μm。

作为本发明复合隔膜的制备方法的一种优化的方案，所述步骤2)中，所述第一靶材材料的溅射条件为：功率90-200W、真空度0.005Pa-1Pa、反应温度20℃-50℃。

作为本发明复合隔膜的制备方法的一种优化的方案，所述步骤2)中，所述聚合物涂层为聚乙烯、聚丙烯、聚氧乙烯、聚乙二醇或聚己内酯中的一种或几种的组合，所述聚合物涂层厚度为2-5μm，熔点为80-160℃。