[发明专利]用于锂离子二次电池隔膜的涂层组合物及该隔膜的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于锂离子二次电池隔膜的涂层组合物，同时还涉及一种使用该涂层组合物的锂离子二次电池隔膜的制造方法。

背景技术

锂离子二次电池具有寿命长、能量密度高等优点而被广泛应用。隔膜是锂离子电池的重要组成部分，起着隔离正负极和离子传导的作用。目前市场上所用的隔膜材料大多数为聚烯烃材料，主要包括聚乙烯和聚丙烯。

由于聚乙烯和聚丙烯的热性能差异，以聚乙烯为材料生产的隔膜电流关闭温度（Shut-down temperature）相对较低，在电池发生过载时，随着温度上升隔膜内部的微孔结构很快被破坏并熔融闭合，及时阻断电流。然而，不足之处是其熔体破裂温度（Melt-downtemperature）也低，随着电池温度的上升，超过熔点15℃左右，隔膜受热发生破裂，致使电池内部结构崩溃而导致爆炸，所以，通常我们希望材料具有较低的电流遮断温度和较高的熔体破裂温度。而以聚丙烯为材料生产的隔膜其原料熔点较高，通常在160℃以上，具有很好的耐高温破膜性能，但同时其电流关闭温度也相应较高，同样不利于提高电池的安全性能。因此，现在锂电池膈膜的发展方向是三层复合膜（PP/PE/PP），三层膜在温度升高时，中部的PE在130℃熔化收缩造成热关闭，但是由于外部的PP熔化温度为160℃，隔膜还可以保持一定的安全性。但三层隔膜没有完全解决熔化收缩的隐患问题，当温度继续升高时，PP膜依然会融化，导致电池内部短路。

为了提高隔膜的耐热性，减少隔板热收缩引起的短路等安全问题，提高电池的可靠性技术。例如提出了以廉价的无纺布为基材的各种隔膜制造技术方案，公开号为“101425570”的中国专利公开了利用耐热玻璃或陶瓷材料制造的织造或无纺布的基础上涂布含有无机填料的耐热层，从而完成发明。虽然该专利制造的无机隔膜具有一定的耐热性，但却存在基材脆性大，强度差的缺点，难以认为这样的隔膜具有可靠的安全性能。

公开号为“101471432”的中国专利公开了一种以PET膜为基材，在其表面覆盖一层耐热有机高分子材料的复合膜，目的是提供一种耐高温、满足高倍率电池要求的隔膜。然而PET基膜虽然具有很好的耐热性，其熔点为256-265℃，但基于锂离子二次电池的安全考虑，忽略了作为锂离子二次电池隔膜所应提供的低闭孔温度，是故难以认为这样的隔膜具有可靠的安全性能。

发明内容

本发明的第一个目的是为了克服上述问题，提供一种用于锂离子二次电池隔膜的涂层组合物，采用该涂层组合物制备的二次电池隔膜，不但具有低的闭孔温度、高的破膜温度，同时还具有热收缩率小、耐热涂层与基材结合力高、耐热涂层表面润湿性能好等特点，用作锂离子二次电池的隔膜具有更加优良的综合性能、具有可靠的安全性能。

本发明的第二个目的是为了提供一种锂离子二次电池隔膜的制造方法。

本发明的第一个目的采用如下技术方案：

一种用于锂离子二次电池隔膜的涂层组合物，它含有耐热性树脂和无机不导电绝缘粒子，其特点是：所述耐热性树脂的分子链包含亲油结构单元、亲水结构单元和官能团结构单元，其热分解温度大于250℃；其中，亲油结构单元、亲水结构单元和官能团结构单元的重量比为10～90：80～9:10～1。

优选地，所述耐热性树脂分子链包含的亲油结构单元、亲水的结构单元和官能团结构单元分别由亲油单体、亲水单体和官能团单体转化而来。

优选地，亲油单体为原子数为4-20的丙烯酸酯，其玻璃化转变温度Tg为-70℃～120℃。具体的可列举为如下一种单体或两种以上单体的混合物：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸-β-羟乙酯、丙烯酸-β-羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸-β-羟乙酯、甲基丙烯酸-β-羟丙酯、醋酸乙烯酯或丙烯腈等，但本发明并不限于此。

优选地，亲水单体为碳原子数不多于8个的丙烯酸类衍生物，其含有羧基、羟基或酰胺基中的至少一种亲水基团。具体的可列举为至少选自如下一种化合物：丙烯酸钠、丙烯酸锂、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-异丙基丙烯酰胺、N,N-二乙基-2-丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺或N-羟甲基丙烯酰胺等。