[发明专利]一种高安全性隔膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种高安全性隔膜及其制备方法和应用，所述制备方法包括：（I）将氟碳聚合物、无机陶瓷材料和增塑剂混合，加热，得到混合颗粒料；（II）将混合料层压，得到片状胚料；（III）将片状胚料辊压，得到膜片；（IV）在膜片表面涂覆隔离剂，将多个表面涂覆有隔离剂的膜片堆叠、层压，得到多层膜片；（V）将多层膜片进行辊压，得到多个薄膜；（VI）将每个薄膜进行萃取造孔、加热，得到所述高安全性隔膜。该制备方法可以不受浆料的流动性要求，能够生成具有较高的无机陶瓷材料含量的隔膜，有效提升隔膜的安全性；且能够提高成品率，对于隔膜的厚度和孔隙易于控制。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种高安全性隔膜及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池由于能量密度高、寿命长的特点。具有广泛的应用前景。特别是近些年电动汽车的需求爆发式增加，对于锂离子电池的要求进一步提高。特别是锂离子电池的安全性能。

在锂离子电池的安全性能与其携带的能量密度息息相关。能量密度越高，安全性能越差。当电池处于较高温度条件下时，隔膜容易发生热收缩、熔化，造成正极和负极短路，极易引起燃烧爆炸。

无机陶瓷材料普遍是耐高温且不可燃，将无机陶瓷材料加入隔膜基材中可以有效提升安全性能，形如专利CN113013552A、CN102544414B、CN110690388A的隔膜中无机陶瓷的含量不高于30%，热稳定性提升有限；专利CN108470875A、CN104485438B的隔膜具有高陶瓷含量，但是其抗拉强度较低；专利CN109103396B将陶瓷/聚合物基材制备成非织造布类的隔膜，其具有较大孔径，存在内短路的风险。

另外，针对高安全隔膜的制备方法，由于无机陶瓷材料是刚性的，加入隔膜基材中会降低隔膜的柔韧性，难以使用拉伸法制成膜，因此更多采用生产效率低的平板涂覆法，这种方法无法进行大规模的工业性生产，严重阻碍的隔膜的生产效率。因此，急需一种制备方法用于制备兼顾高热稳定性能和机械性能的隔膜，以满足目前对锂离子电池高安全性能的需求。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷提供了一种通过辊压制备高安全性隔膜的方法，其采用氟碳聚合物和无机陶瓷材料，通过对氟碳聚合物和无机陶瓷材料的混合颗粒进行辊压，后通过萃取、加热等操作进行造孔，得到具有高安全性的隔膜。该制备方法具有较好的工业生产性，能够大大降低工业生产的高要求以及高能耗，具有简单易操作的作用，提高了工业生产的效率；相对于涂覆和拉伸等工艺，可以不受浆料的流动性要求，能够生成具有较高的无机陶瓷材料含量的隔膜，有效提升隔膜的安全性；且能够提高成品率，对于隔膜的厚度和空隙易于控制。

根据本申请的一个方面，提供了一种通过辊压制备高安全性隔膜的方法。

可选地，所述通过辊压制备高安全性隔膜的方法，包括：

（I） 将氟碳聚合物、无机陶瓷材料和增塑剂混合，加热，得到混合颗粒料；（II） 将混合料层压，得到片状胚料；（III） 将片状胚料辊压，得到膜片；（IV） 在膜片表面涂覆隔离剂，将多个表面涂覆有隔离剂的膜片堆叠、层压，得到多层膜片；（V） 将多层膜片进行辊压，得到多个薄膜；（VI） 将每个薄膜进行萃取造孔、加热，得到所述高安全性隔膜。

可选地，在步骤（IV）中，所述隔离剂将多个膜片进行隔离，防止粘连。

可选地，所述隔离剂为含有固体颗粒和油剂的混合物；固体颗粒和油剂不发生化学反应，固体颗粒不溶于油剂。

可选地，所述隔离剂与膜片互不相溶，也不发生化学反应。

可选地，所述聚含氟烯烃和无机陶瓷材料的质量比为(10~70)：(90~30)。

可选地，所述聚含氟烯烃和无机陶瓷材料的质量比为10：90、20：80、30：70、40：60、50：50、60：40、70：30或任意两个比值之间的任何数值的比值。