[发明专利]电池隔膜及其制备方法和应用

摘要

本发明涉及一种电池隔膜及其制备方法和应用，其中，所述隔膜由锂离子电池隔膜基材和无机涂层组成，所述基材由支撑层和致密层组成，所述无机涂层涂布在致密层上；所述隔膜具有优异的耐高温性能，在300℃处理1h仍具有一定强度，热收缩率≤2％，保证了隔膜涂层在高温下刚性结构的稳定性和隔离性，基材具有均匀紧密的双层结构，有效控制针孔和后续涂布过程中的填料颗粒脱落现象，并满足锂离子电池隔膜在耐热、孔隙和强度方面的要求，综合性能优异。

主权项

1.一种锂离子电池隔膜，所述隔膜由锂离子电池隔膜基材和无机涂层组成，其中，所述锂离子电池隔膜基材由支撑层和致密层组成，所述无机涂层涂布在所述致密层上。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述无机涂层的涂布量为3‑15g/m²，优选为5‑10g/m²，更优选为5‑8g/m²，最优选为8g/m²；

优选地，所述无机涂层包含或由无机颗粒、分散剂、保水剂和粘结性树脂制成；

优选地，所述无机颗粒选自氧化铝、二氧化硅、勃姆石、氢氧化镁中的一种或多种，优选为氧化铝和/或氢氧化镁；优选地，以重量比计，所述氧化铝和氢氧化镁的用量比为1∶1；

优选地，所述无机颗粒的粒径为3μm以下，优选为1μm以下，最优选为200nm；

优选地，所述分散剂为聚羧酸铵盐；优选地，所述聚羧酸铵盐的粘度小于100mPa·s；

优选地，所述保水剂为羧甲基纤维素钠(CMC)；优选地，所述羧甲基纤维素钠的粘度为10‑50mPa·s；

优选地，所述粘结性树脂为丙烯酸酯或丁苯胶乳；优选地，所述粘结性树脂的粘度小于1000mPa·s；

优选地，在所述无机涂层中，以重量百分含量计，所述无机颗粒的含量为80‑87wt％，优选为80‑85wt％，更优选为83‑85wt％，再优选为83‑84wt％，最优选为84wt％；

优选地，在所述无机涂层中，以重量百分含量计，所述分散剂的含量为0.5‑2wt％，优选为1‑2wt％，更优选为1‑1.5wt％，最优选为1wt％；

优选地，在所述无机涂层中，以重量百分含量计，所述保水剂的含量为0.5‑4wt％，优选为2‑4wt％，更优选为2‑3.5wt％，再优选为2‑2.5wt％，最优选为2wt％；

优选地，在所述无机涂层中，以重量百分含量计，所述粘结性树脂的含量为10‑17wt％，优选为10‑14wt％，更优选为13‑14wt％，最优选为13wt％。

3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述支撑层包含或由超细主干纤维、热塑性粘结纤维和第一纳米纤维制成，所述致密层包含或由第二纳米纤维制成；

优选地，所述超细主干纤维选自拉伸聚对苯二甲酸乙二酯纤维(拉伸PET)、聚丙烯腈纤维(PAN)、聚酰胺纤维(PA)和聚丙烯纤维(PP)中的一种或多种；

优选地，所述超细主干纤维为拉伸聚对苯二甲酸乙二酯纤维(拉伸PET)、聚丙烯腈纤维(PAN)和/或聚酰胺纤维(PA)；

优选地，以重量比计，所述拉伸聚对苯二甲酸乙二酯纤维(拉伸PET)、所述聚丙烯腈纤维(PAN)和所述聚酰胺纤维(PA)的用量比为1‑1.2∶1‑1.2∶1，优选为1∶1∶1；

优选地，所述热塑性粘结纤维选自聚乙烯纤维(PE)、聚丙烯纤维(PP)、未拉伸聚对苯二甲酸乙二酯纤维(未拉伸PET)、双组份PP/PE纤维、双组份PET/PE纤维、双组份PET/PP纤维和双组份PET/co‑PET纤维中的一种或多种；

优选地，所述热塑性粘结纤维为未拉伸聚对苯二甲酸乙二酯纤维(未拉伸PET)、双组份PET/co‑PET纤维或双组份PP/PE纤维；

优选地，所述第一纳米纤维和所述第二纳米纤维分别独立地选自原纤化聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纳米纤维、原纤化天丝纳米纤维、原纤化聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纳米纤维、原纤化聚丙烯腈(PAN)纳米纤维、聚酰亚胺(PI)纳米纤维和纳米纤维素纤维中的一种或多种；

优选地，所述第一纳米纤维和所述第二纳米纤维各自独立地为原纤化聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纳米纤维、原纤化天丝纳米纤维、原纤化聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纳米纤维或原纤化聚丙烯腈(PAN)纳米纤维；

优选地，所述第二纳米纤维为原纤化聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纳米纤维和/或原纤化天丝纳米纤维；优选地，以重量比计，所述原纤化聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纳米纤维和原纤化天丝纳米纤维的用量比1∶1‑4，优选为1∶4；

优选地，所述超细主干纤维的直径为0.1‑6μm，优选为0.5‑4μm，更优选为0.5‑3μm，最优选为1‑3μm；优选地，所述超细主干纤维的纤维长度为1‑6mm，优选为2‑4mm，最优选为3mm；

优选地，所述热塑性粘结纤维的直径为0.1‑8μm，优选为0.5‑6μm，更优选为1‑5μm，最优选为3‑5μm；优选地，所述热塑性粘结纤维的纤维长度为1‑6mm，优选为2‑4mm，最优为3mm；

优选地，所述第一纳米纤维和所述第二纳米纤维的打浆度为60‑95°SR，优选为70‑95°SR或60‑85°SR；

优选地，所述原纤化天丝纳米纤维的打浆度为70‑95°SR，优选为95°SR；

优选地，所述原纤化聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纳米纤维的打浆度为60‑85°SR，优选为85°SR；

优选地，所述原纤化聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纳米纤维和所述原纤化聚丙烯腈(PAN)纳米纤维的打浆度为85°SR。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，在所述锂离子电池隔膜基材中，以重量百分含量计，所述支撑层占总定量的50‑99wt％，所述致密层占总定量的1‑50wt％；

优选地，在所述锂离子电池隔膜基材中，以重量百分含量计，所述支撑层占总定量的50‑95wt％，所述致密层占总定量的5‑50wt％；

优选地，在所述锂离子电池隔膜基材中，以重量百分含量计，所述支撑层占总定量的60‑95wt％，所述致密层占总定量的5‑40wt％；

优选地，在所述锂离子电池隔膜基材中，以重量百分含量计，所述支撑层占总定量的60‑80wt％，所述致密层占总定量的20‑40wt％；

优选地，在所述锂离子电池隔膜基材中，以重量百分含量计，所述支撑层占总定量的80‑95wt％，所述致密层占总定量的5‑20wt％；

优选地，在所述锂离子电池隔膜基材中，以重量百分含量计，所述支撑层占总定量的80wt％，所述致密层占总定量的20wt％；

优选地，在所述锂离子电池隔膜基材中，以重量百分含量计，所述支撑层占总定量的60wt％，所述致密层占总定量的40wt％；

优选地，在所述锂离子电池隔膜基材中，以重量百分含量计，所述支撑层占总定量的95wt％，所述致密层占总定量的5wt％。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，在所述锂离子电池隔膜基材中，以重量百分含量计，所述支撑层包括或由30‑65wt％的超细主干纤维、30‑65wt％的热塑性粘结纤维和5‑30wt％的纳米纤维组成；

优选地，在所述锂离子电池隔膜基材中，以重