[发明专利]一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法，包含基膜，还包含所述基膜的一侧或两侧设置的高温硫化硅橡胶，所述高温硫化硅橡胶由包括按重量百分含量计的以下原料制备：硅橡胶25～79.5％；白炭黑10～30％；阻燃剂5～15％；造孔剂4.5～30％；硫化剂0.5～1％；硅烷偶联剂0.5～1％；所述硅橡胶选自二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶和甲基三氟丙基硅橡胶中的一种或多种。本发明提供的锂离子电池复合隔膜纵向与横向热收缩明显降低，提高了电解液浸润性和拉伸强度等方面的性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池与铅酸电池、镍氢电池相比，具有开路电压高、比能量高、长循环寿命等优异性能，被广泛应用于手机、电脑、相机等产品中。近年，锂离子电池大量应用于新能源汽车，对电池性能提出越来越高的要求。其中，隔膜作为锂离子电池的重要组成部分，其功能不但是阻止正极片与负极片接触发生短路，还影响电池的容量、倍率性能、低温性能、高温性能、循环以及电池的安全性能。

目前，商业化的锂离子电池隔膜多为聚烯烃微孔膜，包括聚乙烯PE单层膜、聚丙烯PP单层膜以及由PP和PE复合的多层膜。该类隔膜存在：1)电解液浸润差导致的电池循环性能变差；2)高温条件下热收缩变大导致电池正负极片短路从而引起电池热失控；3)玻璃化温度高导致低温下材料韧性变差，电池机械滥用条件下比如跌落、重物冲击易使正负极片短路从而引起电池热失控等缺陷。

如上所述，因为隔膜存在上述缺陷，研究人员对其进行了大量改性研究：如将陶瓷粉末与去离子水和羧甲基纤维素钠水溶液混合成浆料，将该浆料涂覆于PP或PE隔膜上减小隔膜热收缩性；或者将PVDF粉末与去离子水和羧甲基纤维素钠水溶液混合成浆料涂覆于PP或PE隔膜上；或者将PVDF粉末与陶瓷粉末按照上述方法制成浆料涂覆于PP或PE隔膜上。上述方法只能在一定程度上改善隔膜的吸液差及热收缩大等问题，但无法降低隔膜的玻璃化温度高问题，并且涂覆的物质和隔膜及电解液相容较差，使电池的性能有不同程度的下降。

发明内容

本发明实施例提供了一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法。本发明提供的锂离子电池复合隔膜纵向与横向热收缩明显降低，提高了电解液浸润性和拉伸强度等方面的性能。

本发明的一方面在于提供一种锂离子电池复合隔膜，包含基膜，还包含所述基膜的一侧或两侧设置的高温硫化硅橡胶，所述高温硫化硅橡胶由包括按重量百分含量计的以下原料制备：

所述硅橡胶选自二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶和甲基三氟丙基硅橡胶中的一种或多种。

本发明中高温硫化硅橡胶配方体系中含有白炭黑，不但可以提高硫化硅橡胶涂层的抗拉强度及穿刺强度，白炭黑具有巨大的表面积，通过与配方中硅橡胶等组分复配共同作用下可以吸收大量电解液，且热收缩性能优异。

根据本发明的一些优选实施方式，所述硅橡胶为二甲基硅橡胶或甲基乙烯基硅橡胶。

根据本发明的一些优选实施方式，所述白炭黑的粒径为1～10nm。本发明中采用特定粒径下的纳米白炭黑具有更好的效果。

根据本发明的一些优选实施方式，所述阻燃剂为Al(OH)₃粉体，优选的，所述Al(OH)₃粉体的粒径10～100nm。在本发明高温硫化硅橡胶配方体系中含有一定量的Al(OH)₃粉体，在电池热失控中，Al(OH)₃粉体受热分解形成H₂O，起到阻燃作用，较现有复合隔膜的阻燃效果更优异。进一步的，发明人还意外发现，通过采用包括特定种类、含量的硅橡胶、(特定粒径)白炭黑和氢氧化铝制备得到的复合隔膜，能够进一步提高吸液率，改善电解液浸润性。