[发明专利]一种复合隔膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种复合隔膜及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将丙烯酸、光引发剂和溶剂混合得到混合溶液，将基膜浸泡入所述混合溶液中进行紫外光照射，得到羧基改性的基膜；(2)将浓硫酸、甲基磺酸溶液和聚醚醚酮混合，得到涂覆液，将所述涂覆液涂覆在步骤(1)制得羧基改性的基膜表面，使用甲醇溶液对得到的物料进行致孔，得到所述复合隔膜，本发明预先将丙烯酸引入到基膜表面使其羧基化，然后在基膜表面涂覆聚醚醚酮，并且利用相转化技术对其进行致孔操作，不仅增加了电解液的浸润和锂离子传输的能力，同时也提高了基膜的耐热性以及机械性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种复合隔膜及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、工作电压高等优点，不仅在汽车动力电池方面占据了主导地位，同时也在移动通讯、卫星、高端电子设备等众多高技术领域得到广泛应用。然而随着锂离子电池能量密度的不断提升，其存在的安全隐患极大地限制了其生产和使用。

热失控是导致锂离子电池产生安全事故的主要原因。隔膜作为锂离子电池结构中的关键主材之一，其主要作用是避免正电极和负电极直接接触，防止内部短路；同时保持良好的离子电导率，为锂离子的传输提供通道。目前商品化的锂电池隔膜主要是聚烯烃的聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)，其熔点和机械性能较低。当锂离子电池因缺陷或者滥用出现热失控时，内部急剧升温，引发隔膜的收缩融化，电池正负极短接引发大面积短路，释放大量的焦耳热，引发电池安全问题。目前，亟需提高锂离子电池隔膜的耐热性以及机械性能，同时不降低其电性能。

CN104795525A公开了一种聚苯硫醚改性隔膜，以熔喷聚苯硫醚无纺布作为基布，并对其进行热定型处理得到锂离子电池用聚苯硫醚隔膜，但是该方法制备的聚苯硫醚隔膜存在孔隙率大、厚度较厚的问题，电池使用中容易引起电池内部的微短路、自放电等问题。

CN109942808A公开了一种在传统隔膜表面涂覆高熔点聚合物的方法，具体是用聚芳醚酮加入甲磺酸和硫酸混合液配置为浇注膜，涂覆在基膜上，然后再通过相转化法，得到多孔聚芳醚酮膜，最后干燥得到锂电池隔膜。聚芳醚酮的存在提升了电池隔膜的耐热性能和机械性能，但是所述聚芳醚酮与聚烯烃隔膜的粘附性较差，这种不稳定的界面层增加了锂电池的阻抗，对锂电池的电性能尤其是循环性能造成了非常不利的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合隔膜及其制备方法和应用，本发明预先将丙烯酸引入到基膜表面使其羧基化，然后在基膜表面涂覆聚醚醚酮，并且利用相转化技术对其进行致孔操作，不仅增加了电解液的浸润和锂离子传输的能力，同时也提高了基膜的耐热性以及机械性能。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种复合隔膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将丙烯酸、光引发剂和溶剂混合得到混合溶液，将基膜浸泡入所述混合溶液中进行紫外光照射，得到羧基改性的基膜；

(2)将浓硫酸、甲基磺酸溶液和聚醚醚酮混合，得到涂覆液，将所述涂覆液涂覆在步骤(1)制得羧基改性的基膜表面，使用甲醇溶液对得到的物料进行致孔，得到所述复合隔膜。

本发明利用光接枝技术将丙烯酸引入到基膜表面，使基膜表面羧基化，在羧基化的基膜表面涂覆利用相转化技术制备的多孔聚醚醚酮，制备得到锂离子电池隔膜，具有优异的热性能和电化学性能，由于羧基化的基膜与聚醚醚酮的黏附作用强，提高了隔膜的离子电导率，因此其循环稳定性具有明显提升。

优选地，步骤(1)所述的光引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮。

优选地，所述溶剂包括水。

优选地，步骤(1)所述丙烯酸和光引发剂的质量比为(5～15):1，例如：5:1、6:1、8:1、10:1或15:1等。