[发明专利]一种用于锂离子电池的复合聚合物隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于锂离子电池的聚合物隔膜及其制备方法技术领域，具体涉及一种高温安全性能优良的用于锂离子电池的复合聚合物隔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是一种高性能二次电池，被广泛用作笔记本电脑和摄录、移动通讯工具等的电源。由于锂离子电池采用了易燃的有机溶剂作为电解液组成成分，当其处于过充电、过放电、挤压和短路等极限状态下时，容易短时释放大量热量造成锂离子电池热失控，进而发生电池着火和爆炸，因而常规锂离子电池的高温安全性需进一步提高。采用简单聚合物隔膜虽然可以吸收并固定电解质溶液，一定程度降低锂离子电池热失控带来的危险性，但是当简单聚合物隔膜处于高温时会发生熔融和收缩，无法完全避免电池的热失控，易引起着火和爆炸。因此，设计并制备复合型聚合物膜，通过调整其组成优化其电化学性能并强化安全性能，是提高锂离子电池高温安全性的重要途径。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供了一种用于锂离子电池的复合聚合物隔膜及其制备方法，当电池处于高温环境时该复合聚合物隔膜内部发生反应释放出大量不可燃气体，造成隔膜膨胀并隔离正负电极，阻断电池内部电流，避免电池热失控和引发着火及爆炸，提高了锂离子电池的高温安全性。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术措施：

一种用于锂离子电池的复合聚合物隔膜，由高分子聚合物、纳米无机填料和高温产气化合物组成；

所述复合聚合物隔膜中，高分子聚合物的质量百分含量为72-90%，纳米无机填料的质量百分含量为0.3-8%，高温产气化合物的质量百分含量为5-25%；

其中，高分子聚合物选自聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种以上；

其中，纳米无机填料选自纳米氧化物、纳米碳化物、纳米硅化物、纳米氯化物中的一种或两种以上；

所述氧化物包括氧化硅、氧化镁、氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化钙等；

所述碳化物包括碳化硅、碳化硼、碳化钨、碳化钽等；

所述硅化物包括硅化铁、硅化硼等；

所述氯化物包括氯化镁、氯化银、氯化钙等。

其中，高温产气化合物选自亚硝基化合物、偶氮化合物、磺酰肼化合物、重氮化合物中的一种或两种以上。

进一步，所述高温产气化合物选自偶氮二甲酰胺、N,N-二亚硝基五次甲基四胺、N,N-二甲基-N,N-二亚对苯二甲酰胺、偶氮二异丁腈、偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二甲酸二乙酯、偶氮氨基苯、对甲苯磺酰胺基脲、5-苯基四氮唑、4,4-二磺酰肼二苯醚、对甲苯磺酰肼、3,3-二磺酰肼二苯砜、4,4-二苯二磺酰肼、1,3-苯二磺酰肼或1,4-苯二磺酰肼。

本发明提供的用于锂离子电池的复合聚合物隔膜在锂离子电池处于高温时发生反应，释放大量不可燃气体，造成隔膜膨胀并隔离正负电极，阻断电池内部电流。锂离子电池鼓气、断路，但不着火爆炸。本发明的锂离子电池的聚合物隔膜的安全触发温度低于180℃。

一种上述用于锂离子电池的复合聚合物隔膜的制备方法，步骤如下：

（1）在35~45°C下，将高分子聚合物溶解在有机溶剂中（高分子聚合物与有机溶剂的质量比为1:5~1:8），将纳米无机填料和高温产气化合物分散在另一份有机溶剂中（纳米无机填料和高温产气化合物总质量与有机溶剂的质量比为1:15~1:35），然后将两份溶液缓慢混合并搅拌使各成分分散均匀；适当添加有机溶剂补充挥发损失并调节有机溶剂的总量，控制混合物的粘度为6000~8000mm²/s；

所述有机溶剂选自丙酮、丁醇、丁酮、碳酸二乙酯中的一种或两种以上；

（2）流延法涂敷制膜：将60°C预热后的铝箔作为涂膜载体，采用流延法制备复合聚合物膜；

（3）倒相法成孔：待复合聚合物膜自然干燥定形后连同铝箔一起浸入去离子水中2~7h，剥离复合聚合物膜转移至烘箱，在60°C下真空干燥6~12h即得本发明的用于锂离子电池的复合聚合物隔膜。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：