[发明专利]电池隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池隔膜及其制备方法，尤其涉及一种锂离子电池隔膜及其制备方法。

背景技术

随着锂离子电池在移动电话、电动车与能量储存系统等新能源应用领域的快速发展，锂离子电池的安全性问题显得尤为重要。基于对锂离子电池安全问题的原因分析，可以从以下几方面来提高锂离子电池的安全性：一是通过优化锂离子电池的设计和管理等，对锂离子电池充放电过程进行实时监控和处理，保证锂离子电池的使用安全，二是改进或开发新的电极材料，提高电池本征安全性能，三是使用新型安全性的电解质和隔膜体系，提高电池安全性能。

隔膜是锂离子电池结构中的关键的内层组件之一，其作用是能使电解质离子通过而又隔绝电子、分隔阴极与阳极接触防止短路。传统的锂离子电池隔膜是聚烯烃，如聚丙烯（PP）及聚乙烯（PE）经物理（如拉伸法）或化学（如萃取法）制孔工艺制备的多孔薄膜，如日本旭化成Asahi、东燃化学Tonen、宇部Ube、美国Celgard等外国公司的隔膜产品。作为隔膜的基体聚合物，聚烯烃具有强度高、耐酸碱性好、耐溶剂性好等优点，但缺点是熔点较低（130℃～160℃），高温易收缩或熔断。当电池发生热失控，温度达到聚合物熔点附近，隔膜发生大幅收缩及熔融破裂，电池正负极短路，加速电池的热失控，进而导致电池起火、爆炸等安全事故。

传统的改善聚烯烃隔膜的热安全性的方法主要为在聚烯烃隔膜表面刮涂陶瓷化纳米粒子（如SiO₂纳米粉体）涂层，而涂层的引入又会因为颗粒聚集而产生不均匀的导锂电流以及由于颗粒脱落而产生“掉粉”现象。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种具有较好的耐热收缩性的电池隔膜及其制备方法，可以具有良好的电化学性能且避免产生“掉粉”现象。

一种电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：提供聚烯烃多孔膜；在该聚烯烃多孔膜表面附着氧化剂；提供具有有机硅氧化合物的液相介质，该有机硅氧化合物包括甲基丙烯酰氧基团及至少两个烷氧基团，该烷氧基团与该甲基丙烯酰氧基团分别与硅原子连接，将该表面吸附氧化剂的聚烯烃多孔膜在该液相介质中加热，使该有机硅氧化合物聚合，并与该聚烯烃多孔膜接枝；提供一酸性环境或碱性环境，将该接枝后的聚烯烃多孔膜置于酸性环境或碱性环境中，使有机硅氧化合物的硅氧基团发生缩合反应，形成硅氧交联网络结构，该硅氧交联网络结构接枝在该聚烯烃多孔膜上。

另一种电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：提供聚烯烃多孔膜；在该聚烯烃多孔膜表面附着氧化剂；提供具有第一有机硅氧化合物的液相介质，该第一有机硅氧化合物包括甲基丙烯酰氧基团及至少一个烷氧基团，该烷氧基团与该甲基丙烯酰氧基团分别与硅原子连接，将该表面吸附氧化剂的聚烯烃多孔膜在该具有第一有机硅氧化合物的液相介质中加热，使该第一有机硅氧化合物聚合，并与该聚烯烃多孔膜接枝；提供具有第二有机硅氧化合物的液相介质，该第二有机硅氧化合物包括至少两个烷氧基团，该烷氧基团分别与硅原子连接，将该接枝后的聚烯烃多孔膜置于该具有第二有机硅氧化合物的液相介质中，使该第二有机硅氧化合物附着于该接枝后的聚烯烃多孔膜；以及提供酸性环境或碱性环境，将附着有第二有机硅氧化合物的接枝后的聚烯烃多孔膜置于该酸性环境或碱性环境中，使两类硅氧基团发生缩合反应，形成硅氧交联网络结构，该硅氧交联网络结构接枝在该聚烯烃多孔膜上。

一种电池隔膜，包括聚烯烃多孔膜及接枝于该聚烯烃多孔膜上的硅氧交联网络结构，该硅氧交联网络结构包括                                               基团，其中a及b各自独立的为1～10000。

相较于现有技术，本发明通过在聚烯烃多孔膜上接枝含有连接于硅原子的烷氧基的聚合物，并通过缩合反应使该烷氧基发生缩合反应，形成为硅氧交联网络结构，该硅氧交联网络结构与该聚烯烃多孔膜通过有机基团接枝连接，形成无机-有机硅氧杂化体系。较强的化学键合作用避免了传统方法中因二氧化硅颗粒聚集而产生不均匀的导锂电流以及由于二氧化硅颗粒脱落而产生“掉粉”现象。该硅氧交联网络结构设置在该聚烯烃多孔膜的微孔中，可以起到支撑作用，使得到的电池隔膜在具有良好电化学性能的同时极大地改善了热收缩性，从而提高了锂离子电池的热稳定性。

附图说明