[发明专利]一种隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种隔膜、其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、输出电压高、无记忆效应、循环性能优异与环境友好等优点，被广泛应用于移动通讯、数码产品等领域，并在市场经济规模更大的储能和动力电池领域具有良好的应用前景。

隔膜是锂离子电池尤其是液态锂离子电池重要的内层组件之一，它能有效地阻止正极与负极之间的物理接触以防止电池短路，同时又能提供锂离子在正极与负极之间传递的路径，保证了锂离子电池充放电过程的正常进行。作为电池的重要组成部分，隔膜性能的优劣决定着电池的内阻、界面性质和高温稳定性，进而影响着电池的容量、循环性能及安全性。

目前已经广泛使用的商品化隔膜主要包括聚乙烯（PE）多孔膜、聚丙烯（PP）多孔膜、聚丙烯（PP）/聚乙烯（PE）/聚丙烯（PP）复合多孔膜。但是由于上述聚烯烃隔膜的本体材料的熔点相对较低，大约在130℃～165℃，当电池受热达到隔膜材料的熔点温度附近时，隔膜会出现明显的尺寸收缩，产生孔洞，导致正极、负极接触而短路，进而引发电池燃烧爆炸。

专利申请号为201110379586.3的中国发明专利申请公开了一种具有高温稳定性的隔膜，该类隔膜是在聚烯烃微孔膜的至少一面涂布纳米陶瓷材料得到的。由于在隔膜表面引入耐高温陶瓷材料，这类有机/无机复合膜能有效避免因聚合物主体在高温下熔融而造成的隔膜的热收缩，进而改善锂离子电池的高温热稳定性，提高其使用安全性，同时，聚烯烃主体能够在相对较低的温度下起到热关闭作用，对电池安全性的提高也具有积极作用。但是此类陶瓷涂层的存在往往会造成多孔隔膜表面严重的堵孔现象，使得隔膜的离子电导率及电化学性能降低，进而导致含有该类隔膜的电池的大倍率充放电性能降低。

专利申请号为201110261610.3的中国发明专利申请公开了一种以耐热性聚合物聚酯材料作为骨架，无机陶瓷纳米粒子作为填料的锂离子电池用多孔隔膜。与聚烯烃材料相比，该类材料具有更高的软化温度，因而所制备的多孔隔膜具有更高的热收缩温度和更好的热稳定性；与无机陶瓷涂敷膜相比，由于具有更高的孔隙率和孔道连通性，隔膜表现出较高的离子电导率，能够满足锂离子电池大倍率充放的要求,但是该类隔膜由于具有较高的软化温度，因而缺乏热闭孔机制。为了进一步提高隔膜的安全，Cho等人（Journal of Power Sources，195(2010)4272）报道了一种采用热压法制备的纳米陶瓷层涂敷的聚烯烃多孔膜与耐热性聚酯无纺布隔膜的复合隔膜。聚烯烃层的存在能赋予隔膜较低温度下的热关闭性能，隔膜在更高温度下的尺寸稳定性则由耐热的无机层和耐热性无纺布来保证。尽管这种复合方式能赋予电池更为优异的安全性，但是由于热压过程会导致大量的孔闭合，由此所造成的隔膜的离子电导率的损失是不可避免的。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种隔膜及其制备方法，使所述隔膜具有较高的安全性。

有鉴于此，本申请提供了一种隔膜，包括成膜树脂与耐热性填料，所述耐热性填料包括无机耐热性纤维与有机耐热性纤维中的一种或两种。

优选的，所述成膜树脂的含量为10wt%～60wt%，所述耐热性填料的含量为40wt%～90wt%。

优选的，所述耐热性填料的直径为100nm～1000nm，长度为1mm～100mm。

优选的，所述无机耐热性纤维为玻璃纤维、石棉绒纤维和氧化铝纤维中的一种或多种；

所述有机耐热性纤维为聚四氟乙烯纤维、涤纶纤维、轶纶纤维、芳纶纤维、芳砜纶纤维、腈纶纤维、锦纶纤维、聚苯硫醚纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚酰亚胺纤维、粘胶纤维和聚对苯撑苯并双恶唑纤维中的一种或多种。

优选的，所述成膜树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚-4-甲基-1-戊烯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物和乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或多种。

优选的，所述耐热性填料中还包括1nm～200nm的耐热性纳米粒子。

优选的，所述耐热性纳米粒子为铝或硅的氧化物、铝或硅的氮化物、硫酸钡和碳酸钙中的一种或多种。