[发明专利]隔膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种隔膜及其制备方法和应用。隔膜包括支撑基体膜，支撑基体膜的至少一个表面上具有阻燃涂层，阻燃涂层为复合阻燃剂和粘结剂的混合物，复合阻燃剂包括按照质量份数的如下各组分：氢氧化镁20份～80份；以及磷酸三苯酯20份～80份。本发明的隔膜应用于锂离子电池时，能够在保证锂离子电池性能的前提下提高电池的安全性，有利于应用。此外，本发明还涉及一种上述隔膜的制备方法、包括上述隔膜的锂离子电池以及包括上述锂离子电池的电子产品。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种隔膜及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池是目前最常用的商业化二次电池，其具有高能量密度、高输出电压、长循环寿命、自放电小且无记忆效应等优点，被广泛应用于移动电子设备和动力电池等领域中。

随着二次锂离子电池的广泛使用，其安全性和可靠性变得更加重要。隔膜，作为锂离子电池的重要部件之一，扮演着物理阻隔正负极同时又要允许锂离子自由通过的重要角色。如果隔膜的耐热性差，势必在大电流充放电时产生的高温会使其尺寸收缩或变形，导致正负极短路，导致电池热失控甚至爆炸。从一定意义上来说，隔膜的安全性决定了电池的安全性。

目前，锂离子电池中使用最多的隔膜仍为聚烯烃材料，这种材料具有高孔隙率、合适的厚度、良好的力学强度以及易于加工成型等优点。但是其致命的弱点是耐热性较差和难以被电解液润湿，导致其安全性较差。目前，为了提高锂电隔膜安全性，使其更适用于高能锂离子电池，许多研究者在传统聚烯烃隔膜的基础上进行改性研究，开发了各种新型高性能锂电池隔膜材料，但受到复杂的制备工艺和低化学性能的制约，没办法进一步发展。此时，阻燃复合隔膜应运而生。传统的阻燃复合隔膜多数只包含一种有效阻燃添加剂，比如含磷或卤素阻燃剂涂覆隔膜，可以通过自由基机制提高隔膜的阻燃性，但隔膜上小部分的含磷阻燃剂会溶解在电解液中影响电池的性能，不利于应用。

发明内容

基于此，有必要针对如何在保证锂离子电池性能的前提下提高安全性的问题，提供一种隔膜及其制备方法和应用。

一种隔膜，所述隔膜包括支撑基体膜，所述支撑基体膜的至少一个表面上具有阻燃涂层，所述阻燃涂层为复合阻燃剂和粘结剂的混合物，所述复合阻燃剂包括按照质量份数的如下各组分：

氢氧化镁     20份～80份；以及

磷酸三苯酯   20份～80份。

本发明技术方案的上述隔膜中，一方面，粘结剂利用其粘性将氢氧化镁和磷酸三苯酯粘结在一起。另一方面，上述配比的氢氧化镁和磷酸三苯酯之间存在协同效应，能够大幅提高隔膜的阻燃性能。具体的，磷酸三苯酯作为阻燃剂在高温加热的情况下，可以分解出如PO·和P·等具有阻燃性质的自由基，这些阻燃性的自由基可以捕获燃烧过程中产生的如H·和HO·等自由基，从而终止燃烧反应的进行，进而达到阻燃的目的。同时磷酸三苯酯作为碳化促进剂，在燃烧过程中可以促使氢氧化镁的燃烧产物在支撑基体膜表面形成保护焦层，从而提高隔膜的阻燃性能，这样使用较少量的氢氧化镁即可取得较好的阻燃效果，从而提高了隔膜的热稳定性并降低了膜热收缩率。此外，由于隔膜上氢氧化镁陶瓷颗粒的存在，降低了支撑基体膜中聚合物的结晶度，使隔膜具有较高的孔隙率和电导率，跟锂金属电极间存在较好的相容性，从而保证电池性能。综上所述，本发明的隔膜应用于锂离子电池时，能够在保证锂离子电池性能的前提下提高电池的安全性，有利于应用。

在其中一个实施例中，所述复合阻燃剂包括按照质量份数的如下各组分：

氢氧化镁     20份～60份；以及

磷酸三苯酯   20份～60份。

在其中一个实施例中，所述复合阻燃剂包括按照质量份数的如下各组分：

氢氧化镁     60份；以及

磷酸三苯酯   20份。