[发明专利]一种高导热复合隔膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高导热复合隔膜，其特征是：所述高导热复合隔膜包括高分子塑料、高导热无机纳米材料和添加剂，高分子塑料为50‑90份，高导热无机纳米材料为1‑50份，添加剂为0.1‑5份，石蜡油10‑50份。制备方法，采用传统锂离子电池隔膜生产工艺，采用复合高导热无机纳米材料的隔膜母料或与常规隔膜制备流程的原料混合以及铸片工序中复合高导热无机纳米材料。有益效果：本发明采用高分子塑料构建了聚合物隔膜主体结构，其承载并固定无机纳米颗粒，高导热无机纳米材料填充于聚合物隔膜主体结构中，兼具导热材料的绝缘性、高导热特性、高机械强度及高分子塑料的柔韧性、绝缘及离子透过性，可以实现快速导热及高强度力学特征。

技术领域

本发明属于电化学领域，尤其涉及一种高导热复合隔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池应用范围的拓展，使得市场对锂离子电池能量密度的需求在不断提高，于此同时，锂离子电池的安全问题变得越来越突出。

锂离子电池单体、模组或系统在使用过程中，在过电流、过充、内部锂枝晶、挤压、机械冲击、穿刺或其他滥用情况下，会发生内短路或内部热累积，当电池局部产生的热量无法快速扩散排出时，热量积累到一定程度时，会发生放热连锁反应，引发大面积负极、正极、电解液和隔膜等材料的放热反应，最终导致锂离子电池发生热失控。

锂离子电池安全性提升的方法主要包括以下两种：一方面，可以通过电池维护或辅助热管理等方法，建立锂离子电池管理系统防止锂离子电池发生过电流、过充、内部锂枝晶、挤压、机械冲击、穿刺或其他滥用情况；另一方面，主要通过锂离子电池本体的改进，包括提升材料稳定性、添加阻燃剂、添加防过充添加剂、采用功能性隔膜及优化电池结构设计等方式。

锂离子电池导热隔膜因其固有的绝缘导热属性，可用于锂离子电池安全性提升。但是，实际运用过程中，当锂离子电池遭到滥用时，因传统隔膜导热性差，却成为锂离子电池内部热扩散的主要阻碍因素，使局部热扩散受阻，引起连锁反应引发热失控，易起火燃烧甚至爆炸的安全风险。传统锂离子电池隔膜存在的导热系数低、机械强度不良等问题，

锂电池生产厂家亟待研发一种绝缘且快速导热的锂离子电池隔膜，它成为解决锂离子电池安全问题的重要技术选择。利用高导热高机械强度的复合导热隔膜的化学惰性及高强度力学特征，可以抑制电池内部副反应发生及抑制锂枝晶形成，进而优化提升锂离子电池的安全性，为锂离子电池中的安全性提供了解决方案。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种具有高导热系数及机械强度的高导热复合隔膜及其制备方法，实现了锂离子电池内部产热的快速扩散，避免因局部热量过大引起的连锁反应而导致电池热失控。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种高导热复合隔膜，其特征是：所述高导热复合隔膜包括高分子塑料、高导热无机纳米材料和添加剂，按其重量份数计，高分子塑料为50-90份，高导热无机纳米材料为1-50份，添加剂为0.1-5份。

所述高导热无机纳米材料采用六方氮化硼或六方氮化硼与氧化铍、氮化铝、氮化硼、氧化镁、氧化铝或氮化硅中的一种或几种材料的混合材料，粒度D50为1-100纳米。

所述高分子塑料采用聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚酰亚胺的一种或几种。

所述添加剂包含抗氧剂或除酸剂，抗氧剂采用酚类抗氧剂、磷类抗氧剂、硫类抗氧剂或天然抗氧剂的一种或几种，除酸剂采用金属硬脂酸盐、水滑石类、水铝钙石、氧化锌或亚磷酸酯中的一种或几种。

所述高导热复合隔膜厚度为5-30微米，孔隙率为20％-50％，透气度为600s/100mL以下，拉伸强度为10-2000kgf/cm2，拉伸率为1％-50％，导热系数为0.3-30W/m.K。

采用传统锂离子电池隔膜生产工艺，采用复合高导热无机纳米材料的隔膜母料或与常规隔膜制备流程的原料混合以及铸片工序中复合高导热无机纳米材料，改进制备隔膜工艺，具体步骤如下：