[发明专利]一种锂离子电池隔膜及其制作方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种锂离子电池，特别是涉及一种锂离子电池隔膜及其制造方法。

【背景技术】

锂离子电池隔膜是一种微多孔材料，材料本身是绝缘体，在电池中起隔开正负极片，防止内部短路的作用，同时微孔透过电解液，保证离子传导形成电流回路。所以，锂离子电池隔膜除了需要有特定的微孔，使其具有良好的离子透过性外，非常关注的是其在电池中的使用安全性，即防止正负极片直接接触形成内部短路，要求隔膜有较高的机械强度，很好的化学稳定性，收缩率小，高温下有闭孔效应，熔破温度高等特点。

现有的锂离子电池隔膜主要有聚乙烯单层膜，聚丙烯单层膜，或者是聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯的三层复合膜。聚乙烯的熔点为125℃-140℃之间，聚丙烯的熔点在160℃-170℃之间。因为聚丙烯材料熔点更高，所以含有聚丙烯材质的隔膜有更好的高温安全性，表现在收缩率相对更小，破膜温度高。但隔膜也必须有闭孔效应以保障电池安全性，所以单以高熔点的聚丙烯为材质就有闭孔温度过高的缺陷，聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯的三层复合膜在高温安全性表现就更好。不过现有的聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯的三层复合膜是通过对高度结晶取向的硬弹性前驱体单向拉伸造成晶区非晶区间形成微孔的方式制造隔膜，机械强度较低，使用过程中电池卷绕短路率高，影响生产效率。

近来有许多研究集中在在聚乙烯单层膜上涂布高熔点的树脂来提高其高温安全性。如专利CN200580051172提出在隔膜上涂布一层聚间苯二甲酰间苯二胺的多孔质层，从而形成一体化的复合膜，由于其涂层成分熔点很高，可使隔膜的破膜温度达到250℃以上。专利CN200480034190提出表面涂布氟树脂并制成贯穿孔，也可以提高隔膜的耐高温性能。但一方面涂布工艺对涂布层厚度均匀性控制难度比较大，而且涂布处理速度比较缓慢，通常为几米/分钟，影响生产效率，不易大规模工业化。另一方面虽然涂布高熔点物质可以提高隔膜的破膜温度，但由于涂布液会引起孔的部分堵塞，会使隔膜内阻会增大。为此，通常使用孔隙率大，透气度快的隔膜作为基体，这样即使有部分微孔被堵塞，仍然有足够多的微孔可以传导离子，而不会使内阻增加太大，但使用孔隙率过大，透气度太快的隔膜基体会使隔膜的机械强度变差。

【发明内容】

本发明解决的技术问题是现有技术中锂离子电池隔膜闭孔破膜温度不适宜及其机械强度低的问题，特提供了一种锂离子电池新型隔膜。

本发明还提供了锂离子电池新型隔膜的制备方法。

本发明提供一种锂离子电池隔膜，包括B/A/B三层复合微孔膜，其中，所述A层为聚乙烯、或者乙烯与0-50％的其他烯烃的共聚物、或者聚乙烯与0-50％的其他聚烯烃的混合物；所述B层为聚偏氟乙烯或者六氟丙烯-偏氟乙烯的共聚物；所述隔膜经过B/A/B三层共挤压、双向拉伸形成，其中，A层、B层通过热致相分离法制成；所述隔膜的拉伸强度在120-170Mpa。

本发明还提供这种锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤a、将A层所用的聚合物与稀释剂在挤出机内共混挤出，将B层所用的聚合物、稀释剂以及无机填料在挤出机内共混挤出，然后经过在模头中以B/A/B三层复合，共挤后急冷得到复合片材；其中，A层所用聚合物为聚乙烯、或者乙烯与0-50％的其他烯烃的共聚物、或者聚乙烯与0-50％的其他聚烯烃的混合物，B层所用聚合物为聚偏氟乙烯或者六氟丙烯-偏氟乙烯的共聚物；

步骤b、将复合片材经过双向拉伸后成薄膜；

步骤c、将步骤b得到的薄膜经过洗脱溶剂洗脱，并干燥；

步骤d、将步骤c得到的薄膜热定型。

本发明提供的锂离子电池隔膜采用了B/A/B三层复合微孔膜，其中A层采用含聚乙烯、或乙烯的共聚物、或含聚乙烯混合物，利用了聚乙烯的闭孔温度低的特点，复合了聚乙烯的微孔膜，可以使隔膜闭孔温度在125℃-135℃的范围内；而B层采用聚偏氟乙烯或者六氟丙烯-偏氟乙烯的共聚物，一方面是利用其是一种熔点比较高的结晶性高分子，经过拉伸取向后，熔体强度得以提高，使隔膜的破膜温度能够达到170℃，同时隔膜拉伸强度可以达到120MPa以上。另一方面是利用其是一种极性高分子，相对于聚乙烯聚丙烯等非极性高分子隔膜对电池正负极片的黏附性更好，使隔膜与极片贴合更紧密，防止了掉料以及锂枝晶在隔膜与负极片的间隙生成刺穿隔膜，有效减小了电池自放电。

【附图说明】

图1为本发明中使用的锂离子电池隔膜内阻及闭孔破膜温度测试仪器结构示意图。

图2为本发明中使用的锂离子电池隔膜内阻及闭孔破膜温度测试仪器部件结构示意图。