[发明专利]聚烯烃复合隔膜及其制备方法，以及锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚烯烃复合隔膜及其制备方法，以及应用该聚烯烃复合隔膜的锂离子电池。

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、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（聚乙烯熔点约为130℃，聚丙烯约为160℃），高温易延热拉伸方向收缩。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，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。另外，聚烯烃隔膜还具有低吸液率和低电解液浸润性等缺点，不利于提高锂离子电池的性能。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种耐收缩、高性能的聚烯烃复合隔膜及其制备方法，以及锂离子电池。

一种聚烯烃复合隔膜的制备方法，包括：将甲基丙烯酸甲酯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷按比例聚合形成共聚物，所述共聚物的分子式为：，其中， m、n为整数； 将所述共聚物溶解于第一溶剂中形成一共聚物溶液；将所述共聚物溶液刮涂在聚烯烃多孔隔膜的表面并干燥，从而在所述聚烯烃多孔隔膜的表面和内部孔壁形成凝胶聚合物电解质预制层；以及将含有凝胶聚合物电解质预制层的聚烯烃多孔隔膜在盐酸的气氛中熏蒸，形成硅氧交联网络。

一种聚烯烃复合隔膜，包括聚烯烃多孔膜及设置在该聚烯烃多孔膜表面的一甲基丙烯酸甲酯—γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷的共聚物膜，其中，所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷中的硅-氧烷交联形成硅氧交联体系。

一种锂离子电池，包括正极、负极以及设置在该正极与负极之间的凝胶聚合物电解质隔膜，该凝胶聚合物电解质隔膜包括上述的聚烯烃复合隔膜，以及渗透于该聚烯烃复合隔膜中的非水电解液。

本发明实施例提供的聚烯烃复合隔膜，通过聚甲基丙烯酸甲酯提高复合隔膜的吸液率以及气体渗透率，而通过聚γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷提高复合隔膜的抗热收缩性。故该聚烯烃复合隔膜不仅可以具有良好的安全性能，还可以同时提高使用该复合隔膜的电池的倍率性能。另外，本发明实施例提供的聚烯烃复合隔膜的制备方法，还具有方法简单，易于工业化等特点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的聚烯烃复合隔膜的制备方法的流程图。

图2为本发明实施例提供的聚烯烃复合隔膜的结构示意图。

主要元件符号说明

无

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参照图1-2，本发明实施例提供一种聚烯烃复合隔膜的制备方法，包括：

S10，将甲基丙烯酸甲酯(MMA)和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷(TEPM)按比例聚合形成共聚物，所述共聚物的分子式为：

，其中，m、n为整数；

S11，将所述共聚物以一定比例溶解于第一溶剂中形成共聚物溶液；

S12，将所述共聚物溶液刮涂在聚烯烃多孔隔膜的表面并干燥，从而在所述聚烯烃多孔隔膜的表面形成凝胶聚合物电解质预制层；以及

S13，将含有凝胶聚合物电解质预制层的聚烯烃多孔隔膜在盐酸的气氛中熏蒸。

所述步骤S10包括以下步骤：

S101，将甲基丙烯酸甲酯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷按比例混合形成混合物；

S102，在所述混合物加入引发剂，搅拌并加热到一定反应温度，使甲基丙烯酸甲酯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷聚合形成共聚物预制体；以及

S103，对所述共聚物预制体进行提纯。

在步骤S101中，所述混合物中，所述甲基丙烯酸甲酯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷按照m：n比例互溶。