[发明专利]一种电池隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种电池隔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子二次电池以其高比能量、高电压、体积小、重量轻、无记忆性等优点，近十年来获得了巨大的发展，已成为通讯类电子产品的主要能源之一。但是，由于在滥用条件下，锂离子二次电池容易出现冒烟、着火、爆炸、甚至造成人员受伤等安全隐患，使得高容量和动力锂离子电池还没有广泛应用。因此，提高锂离子电池安全性是研发锂离子电池的关键。

电池隔膜在锂离子电池中起到阻止正负极直接接触短路的作用。为了提高电池的安全性，不仅要求电池隔膜能在常温下阻止正负极直接接触短路，同时还要求在高温下该电池隔膜也能够阻止正负极直接接触短路。但现在常用的电池隔膜，如聚乙烯、聚丙烯很难保证高温下的完整性，炉热等安全测试中经常出现因电池隔膜收缩造成内部短路、引发热失控的问题。因此，提高电池隔膜的耐高温性能是提高锂离子二次电池高温安全性能的关键。

CN 1512607A公开了一种改进的多孔膜，该多孔膜含有乙烯-丙烯-亚乙基降冰片烯三元共聚物，通过三者的交联作用提高强度和耐热性能。但因为使用了超高分子量聚乙烯和降冰片烯提高了成本，而且也是采用传统的热塑性材料PE/PP为主，热收缩率相对较大。

CN 1725524A公开了一种由层叠了聚烯烃层和耐热层的微多孔膜形成的非水电解质电池用隔膜，耐热层是由熔点为180℃以上的聚酰胺、聚酰亚胺、或聚酰胺酰亚胺形成。虽然此方法能改善隔膜的热稳定性，然而，由于隔膜的基材仍然是聚烯烃材料，当温度超过聚烯烃材料的熔点时(180℃)时，聚烯烃材料发生熔化，隔膜基材遭到破坏，热膨胀系数的巨大差别将导致依附于聚烯烃基材的耐热层聚合物随之脱落，从而电池在高温下容易发生短路。

此外，锂离子电池的最大的隐患是应用钴酸锂的锂离子电池在过充的情况下(甚至正常充放电时)，锂离子在负极堆积形成枝晶，容易刺穿隔膜，形成内部短路，因此，电池隔膜需要具有良好的机械强度。

还有，电池隔膜上的微孔应该具有一个适当的孔径范围。孔径过大，容易发生短路，而孔径过小，会导致电池内阻增大，影响电池放电性能。通常锂离子二次电池的孔径范围要求在5-100纳米。目前通常使用的在隔膜上形成微孔的方法，例如，热致相分离法、拉伸法等，但是这些方法工艺较为复杂。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中电池隔膜耐高温性能差、机械强度低的缺点，提供一种耐高温性能好、机械强度高的电池隔膜。

本发明提供了一种电池隔膜，该隔膜包括基材，基材上包括通孔，其中，所述基材含有聚酰亚胺和添加剂，所述添加剂为无机晶须和/或正硅酸酯。

本发明还提供了一种电池隔膜的制备方法，其中，该方法包括将多元有机羧酸酐或其衍生物、有机二胺、成孔物质以及添加剂与溶剂混合接触，得到混合物，将该混合物涂布成混合物层，除去成孔物质，然后将该混合物层进行酰亚胺化，得到含有聚酰亚胺的隔膜，所述添加剂为无机晶须和/或正硅酸酯。

本发明制得的隔膜均具有优良的高温性能，在400℃下的热收缩性均在1.1％以下，400℃下均均无破裂现象发生。而现有技术制得的隔膜高温性能较差，在400℃下隔膜发生破裂。此外，本发明制得的隔膜的机械性能优良，拉伸强度均在100兆帕以上，而现有技术制得的隔膜的拉伸强度仅为90兆帕。

另外，本发明使用的成孔物质能有效地将隔膜的孔的平均直径调整在10-100纳米的较好的范围内，从而保证使用该隔膜的电池中锂离子能够顺利通过，电池内阻减小，且不会发生短路。

此外，相比热致相分离法、拉伸法等现有的成孔方法，本发明的隔膜的成孔方法更为简便易行。

具体实施方式

本发明的电池隔膜包括基材，基材上包括通孔，其中，所述基材含有聚酰亚胺和添加剂，所述添加剂为无机晶须和/或正硅酸酯。

所述聚酰亚胺为具有下述结构式的聚酰亚胺：