[发明专利]一种复合隔膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种复合隔膜及其制备方法。所述锂电池复合隔膜由聚烯烃微孔膜与一层或两层耐高温非织造物层复合而成；所述复合隔膜厚度为6‑40μm，面密度为5‑35g/m²,孔隙率为35‑50％，吸液率大于150％，130℃热收缩率小于0.5％，离子电导率为(1.0‑5.0)×10^‑3S/cm。本发明的锂电池复合隔膜具有电解液浸润快、吸液率高、热收缩率低、机械性能好等特点，不仅提高了隔膜与电解液的相容性，提高了锂电池的安全性和使用寿命，而且制备的复合隔膜也适应电池生产线机械组装的工艺要求，具有较广泛的应用领域。

技术领域

本发明属于隔膜领域，涉及一种复合隔膜材料，具体涉及一种具有高离子电导率、耐高温的锂电池复合隔膜及其制备方法，以及其在锂电池中的应用。

技术背景

随着科技的进步和社会的发展，高效储能设备逐渐成为人们工作生活中不可缺少的一部分。作为高效储能材料之一，锂电池具有能量密度高、功率密度高、循环寿命长、无记忆效能、快速充放电等优点，已广泛用于手机、笔记本电脑等便携设备中。伴随着近年来电动汽车、混合动力汽车的兴起和推广，锂电池需求更加广泛多样，进而进一步提高了对锂电池的安全性和充放电性能的要求。

隔膜是锂离子电池四大关键材料之一，在电池充放电过程中提供离子运输电通道的作用，其性能直接影响了电池的容量、循环性能、安全性等。由于聚烯烃材料隔膜具有高抗撕裂强度、较好的耐酸碱性、材料价廉等优点，因此市场上锂电池所使用隔膜多为聚烯烃隔膜，主要包括PP膜、PE膜、PP/PE双层或三层复合膜等。但聚烯烃隔膜的电解液润湿性差、热稳定性差，即使经过涂覆、复合等方法进行改性，其使用温度也不超过150℃，否则就会因隔膜热收缩而导致正负极接触短路。

为解决隔膜耐热性差问题，目前国内外主要采用两种方法。一种是对聚烯烃隔膜进行改性，常见的是在聚烯烃隔膜表面涂覆含有无机粒子的浆料或树脂。如美国Celgard公司在专利CN1312789C中公开所示，用纳米二氧化硅颗粒、聚氧乙烯、乙腈混合制备的浆料进行涂覆改性，在聚烯烃基隔膜上形成一层无机陶瓷层，利用无机颗粒的特性提高隔膜的热稳定性。但无机粒子改性聚烯烃隔膜，一方面容易出现掉粉，使得隔膜耐高温性下降，另一方面无机粒子也容易堵塞聚烯烃隔膜的孔洞，造成隔膜孔隙率减小，锂离子传导通道受阻，进而使电池容量和循环寿命减小。

另一种是采用其它耐热性更好的高分子材料制备隔膜，包括聚对苯二甲酸乙二酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚丙烯腈、聚芳醚砜酮等。如美国杜邦公司在中国专利CN103261502B中公开所示，采用电吹、静电纺纱或熔吹聚酰胺酸溶液然后酰亚胺化的方式，加工制备具有酰胺改性表面的芳族聚酰亚胺纳米纤维网，作为锂离子电池隔膜。然而，这种方法制备的隔膜耐热性虽好，其机械强度如拉伸强度、针刺强度等与聚烯烃隔膜相比存在较大差距，不能很好地适应电池生产工艺的要求。

基于上述，作为锂电池隔膜，要兼具有良好的电化学特性、机械性能和耐热性，符合电池生产工艺要求，在保障锂电池能量密度高、快速充放电等优点的基础上，改善电池的热稳定性和安全性。

发明内容

本发明的目的是提供一种离子电导率高、机械性能好、耐高温的锂电池复合隔膜及其制备方法。

本发明的另一目的是提供所述复合隔膜在锂电池中的应用。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种高离子电导率耐高温锂电池复合隔膜，所述复合隔膜由聚烯烃微孔膜与一层或多层耐高温非织造物层复合而成；所述耐高温非织造物层由有机-无机复合纤维丝构成，所述复合隔膜厚度为6-40μm，面密度为5-35g/m²,孔隙率为35-50％，吸液率大于150％，130℃热收缩率小于0.5％，离子电导率为(1.0-5.0)×10^-3S/cm。

进一步地，上述高离子电导率耐高温锂电池复合隔膜，所述聚烯烃微孔膜为聚乙烯(PE)微孔膜或/和聚丙烯(PP)微孔膜，厚度为4-35μm。