[发明专利]一种具备热关闭性的锂电池隔膜及制备方法

说明书

本发明公开了一种具备热关闭性的锂电池隔膜及制备方法，所述锂电池隔膜为三层复合隔膜，具体包括两层支撑层和中间热关闭层，所述隔膜的厚度为15‑19μm，孔隙率为35‑40％，支撑层包括99.7wt％的聚丙烯，0.3wt％的β晶成核剂，中间热关闭层包括70.0‑90.0wt％的聚丙烯，10.0‑30.0wt％的低变形温度非晶材料，0.1‑1.0wt％的成核剂。当电池热失控发生时，本发明的隔膜能够在保持尺寸稳定性的前提下，关闭微孔结构，阻止电池内部反应的进行，同时不会影响孔隙率及隔膜厚度，且制备方法简单，工艺步骤简单环保，工艺要求低，制备过程中温度条件最高仅为220℃，并且不掺杂有毒试剂，原料成本也较低，适于工业化应用。

技术领域

本发明涉及锂电池隔膜技术领域，具体涉及一种具备热关闭性的锂电池隔膜及制备方法。

背景技术

锂离子电池以高比能量、长寿命、低自放电率、绿色环保等优点在能量储存领域脱颖而出，现已广泛应用于动力汽车、便携式电子设备、消费类电子产品以及储能设备等领域。

锂电池主要由正极、负极以及被电解液所浸润的隔膜组成，隔膜是锂电池内部的关键组件之一。隔膜所起到的主要作用之一是隔绝正负极，防止电池短路，为锂电池的安全提供保障。目前市场化的锂电池所使用的隔膜材料主要是聚乙烯、聚丙烯及其混合物等聚烯烃材料。其中，聚乙烯产品主要是由湿法工艺制得，聚丙烯产品主要是以干法工艺制得。聚烯烃隔膜具有机械性能优良，化学及电化学稳定性好，易于加工等优点。但聚烯烃材料熔点较低，在锂电池运行过程中内部温度可能会超过其熔点，从而导致隔膜收缩，致使正负极相互接触，进而产生危险。

现有中，在聚烯烃基膜上涂覆一层或两层陶瓷层，利用陶瓷层更耐高温的特点，使得该复合隔膜在过热情况下，聚烯烃层微孔关闭，同时陶瓷层使得隔膜保持尺寸稳定性，这样就获得了具有热关闭性能的锂电池隔膜。另外，静电纺丝技术也被用来制备多层复合隔膜，该复合隔膜包括支撑层与热关闭层，利用不同层的闭孔温度不同使此种多层复合隔膜具备热关闭性能。

经涂覆改性得到的具有热关闭性能的隔膜虽然获得了良好的安全性能，但此种方法会增加隔膜的厚度和质量，以至降低电池的质量比能量和质量比容量。同时，涂覆改性容易发生堵孔副作用，致使隔膜孔隙率下降，降低隔膜的蓄液保液能力。静电纺丝技术虽然能够制备出具有热关闭性能的隔膜，但此种隔膜孔径过大，孔径分布也更不均匀，同时静电纺丝技术操作较为复杂，无法大规模生产，难以实现商业化。因此，亟需一种不影响孔隙率及隔膜厚度，且制备方法更简单的工艺。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种具备热关闭性的锂电池隔膜及制备方法，当电池热失控发生时，隔膜能够在保持尺寸稳定性的前提下，关闭微孔结构，阻止电池内部反应的进行，同时不会影响孔隙率及隔膜厚度，且制备方法简单，工艺步骤简单环保，适于工业化应用，解决了上述背景技术中提到的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具备热关闭性的锂电池隔膜，，所述锂电池隔膜为三层复合隔膜，具体包括两层支撑层和中间热关闭层，所述隔膜的厚度为15-19μm，孔隙率为35-40％。

优选的，所述的支撑层包括99.0-99.9wt％的聚丙烯，0.1-1.0wt％的β晶成核剂。

优选的，所述的中间热关闭层包括70.0-90.0wt％的聚丙烯，10.0-30.0wt％的低变形温度非晶材料，0.1-1.0wt％的成核剂。

优选的，所述的低变形温度非晶材料是氢化石油树脂。

为实现上述目的，本发明还提供了一种技术方案：一种具备热关闭性的锂电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：

S1、将支撑层与中间热关闭层分别按质量百分含量的原料投料，分别在三台挤出设备中均匀熔融混合，然后通过分配器自口模流延挤出，恒温结晶得到高β晶含量的三层复合流延铸片；