[发明专利]一种具有高温自增强机制的微孔聚合物隔膜的制备方法

说明书

技术领域

随着信息、材料和能源技术的进步，二次锂电池技术及其相关材料也得到迅速的发展。在二次电池中，微孔聚合物隔膜是锂电池的主要材料之一，其作用是将电池内部的阳极和阴极隔开以免短路，并且也要使离子能顺畅地通过隔离膜在两极之间迁移，形成电流，还要在电池工作出现异常情况时关闭离子通道，切断电流以确保电池安全。

电池隔离膜又称为电池隔膜，其主要性能包括厚度、空隙率、孔径、孔径分布、强度、闭孔温度与膜破温度等。电池隔离膜的强度主要用拉伸强度和刺穿强度表征 ：拉伸强度表征了电池隔离膜在较大的外部应力作用下，隔离膜本身能保证不破膜，保持隔离膜的完整性时能承受的最大拉伸力 ；由于正负极材料间仅用隔离膜隔开，而正负极材料又是不平整的，因此不平整的电极材料又会刺穿电池隔离膜，刺穿强度表征电池隔离膜耐刺穿的性能。

电池隔离膜的一个作用是使离子能顺畅地通过隔离膜在两极之间迁移，形成电流。但是为了防止电池过热产生例如爆炸等危险，要求该隔离膜中的微孔在温度上升至一定的程度后发生熔融闭合，以隔绝离子通过。因此，本领域将电池隔离膜的微孔发生熔融闭合以隔绝离子通过的温度称为闭孔温度。电池隔离膜的膜破温度是指当达到所述闭孔温度后，隔离膜的温度继续上升直至发生隔离膜熔断破裂，本领域将隔离膜发生熔融断裂的温度称为膜破温度。当电池隔膜温度到达闭孔温度时微孔闭塞阻断电流通过，但热惯性会使温度进一步上升，有可能达到熔融破裂温度而造成隔膜破裂。因此，提高电池隔膜在高温条件下的力学性能可以大大提高电池隔膜的安全性。

如果在微孔聚合物隔膜内部空隙表面与外表面吸附一层小分子单体，这类小分子单体在常温下性质稳定，保留了原有微孔聚合物隔膜的三维孔隙结构，但当电池发生短路导致电池本身升温时，这类小分子单体可以快速发生聚合，在微孔聚合物隔膜的外表面与内部形成三维网络薄膜结构，提高微孔聚合物隔膜高温下的力学性能，进而提升现有微孔聚合物电池隔膜的膜破温度。  

技术背景

本发明属于高能电池领域，涉及一种具有高温自增强机制的微孔聚合物隔膜的制备方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种具有高温自增强机制的微孔聚合物隔膜的制备方法。

步骤(1).选定一种微孔聚合物隔膜作为底膜；

所述的微孔聚合物隔膜的孔隙率为35～85﹪，厚度为6～40μm；该微孔聚合物隔膜是通过溶致相分离法、热致相分离法或熔融拉伸法制得，或是通过高填充有机/无机微粒薄膜形成，其制备方法为成熟的现有技术； 

所述的微孔聚合物隔膜的材质为单一组分均聚物、多元共聚物或多组分共混物；

所述的单一组分均聚物为聚乙烯、聚丙烯或聚4-甲基-1-戊烯；

所述的多元共聚物为乙烯-α-烯烃共聚物、丙烯-α-烯烃共聚物或4-甲基-1-戊烯-α-烯烃共聚物；

所述的多组分共混物为聚乙烯、聚丙烯、聚4-甲基-1-戊烯、乙烯-α-烯烃共聚物、丙烯-α-烯烃共聚物、4-甲基-1-戊烯-α-烯烃共聚物中多种物质的共混物；

所述的α-烯烃为1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯的一种或多种；

步骤(2).将催化剂、引发剂和小分子单体加入溶剂中混合均匀，得到小分子单体溶液；每升溶剂加入10～100g小分子单体、0.04～0.5g催化剂和0.04～0.5g引发剂；

所述的小分子单体为内酰胺或环形对苯二甲酸丁二醇酯CBT；

所述的溶剂为二氧六环溶剂、二氯甲烷溶剂、四氢呋喃溶剂或氯仿溶剂；

如小分子单体为内酰胺，所用的催化剂是阴离子开环聚合的催化剂；所用的引发剂为异氰酸盐或酰化内酰胺。

如小分子单体为环形对苯二甲酸丁二醇酯CBT，所用的催化剂是锡类或钛类催化剂，其中锡类催化剂为二羟基丁基氯化锡、锡氧烷、三(2-乙基-1-己酸)丁基锡、1，1，6，6-四丁基-1，6-二锡-2，5，7，10-四氧-环癸烷的一种或多种，钛类催化剂为钛酸四乙酯、钛酸丙酯、四(2-乙基己醇)钛、辛烯二乙醇钛酸盐、乙酰丙酮钛复合物的一种或多种；如小分子单体为环形对苯二甲酸丁二酯CBT时不加引发剂；

步骤(3).将步骤(2)制备的小分子单体溶液涂覆在步骤(1)选定的微孔聚合物隔膜的两个表面，得到改性微孔聚合物隔膜，涂层厚度为0.1～1μm；涂覆采用浸涂或喷淋方法；

步骤(4).将步骤(3)得到的改性微孔聚合物隔膜取出在常温下干燥4～24h，小分子单体溶液在微孔聚合物隔膜内部孔隙表面及外部表面形成均一的涂层，得到具有高温自增强机制的微孔聚合物隔膜。