[发明专利]一种电池隔膜的制备方法及电池隔膜

说明书

技术领域

本申请涉及电池隔膜领域，特别是涉及一种电池隔膜的制备方法，及其制备的电池隔膜。

背景技术

锂电池由正极、负极、隔膜和电解液组成。隔膜作为锂电池四大材料之一，尽管并不参与电池中的电化学反应，但却是锂电池中的重要组件。作为锂离子电池的隔膜，以聚烯烃微孔膜为代表的隔膜，在锂离子电池中起到隔离正/负极片和提供离子传导通道的作用，其性能对锂离子电池的安全性能与电性能都有重要影响。另外，电池的容量、循环性能和充放电电流密度等关键性能都与隔膜有着直接的关系，隔膜性能的改善对提高锂离子电池的综合性能有着重要作用。

目前，商品化的锂电池隔膜以聚烯烃，如聚乙烯(缩写PE)、聚丙烯(缩写PP)，的单层薄膜或者多层薄膜为主。但是，聚烯烃类聚合物对电解液的吸收和保持能力较弱，这对锂电池的充放电效率有一定的影响。此外，聚烯烃微孔膜在电池内部发生短路、过充等情况造成温度升高时，会发生热熔融而使其内部微孔关闭，微孔结构变成无孔结构，使电阻急剧上升，电极反应停止，起到关闭(shutdown)作用。然而，随着便携式设备轻薄化和大型电动汽车的普及，锂离子电池的能量密度不断增高，这不仅要求隔膜具有关闭作用，而且要求隔膜耐热。而聚烯烃微孔膜无法满足高容量电池对于隔膜耐热的安全要求。

现有的针对隔膜安全性能的研究主要包括：(1)采用三层隔膜PP/PE/PP，这是Celagrd公司专利技术US006080507A，外层的两个PP层充当保护层，内层PE材料充当闭孔层，当电池发生热失控时，电池温度升高，当温度达到PE层熔点时，PE层开始熔化，关闭微孔，截断电池电流。而PP层耐热性较好，没有熔化，充当保护层。该专利技术的不足是三层隔膜一般较厚，厚度通常在16μm以上，而且PP层熔点为165℃，耐热性能有限，电池安全性能不够。(2)采用复合隔膜，复合层主要材料为陶瓷粒子，耐热性能比三层聚烯烃隔膜更好。例如专利申请CN103733380A中提到采用无机粒子涂覆多孔基材，形成复合隔膜；但是，这类复合隔膜与电池正极片和负极片之间的粘结性能较差，电池性能达不到理想的效果。专利申请CN102569701中提到在隔膜材料上采用两次涂布方法，第一次涂布陶瓷粒子，第二次涂布聚合物，聚合物起粘结作用；但是，这种方式的缺点是两次涂布成本较高，并且，两层涂层的孔隙率不一致，使复合隔膜的孔径曲折度增加，影响电池性能。

发明内容

本申请的目的是提供一种电池隔膜的制备方法及其制备的电池隔膜。

为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：

本申请的一方面公开了一种电池隔膜的制备方法，包括将形状不规则的D50为0.4-2.0μm的无机粒子和粒径小于1μm的有机粒子均匀分散于溶剂中，制备成浆料，然后将浆料涂覆于基膜上，干燥去除溶剂即获得本申请的电池隔膜，溶剂包括去离子水和有机溶剂。

需要说明的是，本申请的制备方法将特殊大小、形状和性能的两种粒子，即无机粒子和有机粒子混合，用于制备复合的电池隔膜，其中无机粒子能够提高电池隔膜的耐热性，而有机粒子则能够增强隔膜与正极片和负极片之间的粘结性，从而减少了电池的变形，提高了电池的良率，并且，有机粒子还能提高隔膜的吸液率和保液率。

还需要说明的是，本申请的制备方法，同时采用去离子水和有机溶剂制备浆料，第一，避免了全部采用有机溶剂所带来的安全和环保问题；第二，去离子水和有机溶剂混合使用，有机溶剂对有机粒子具有“软化”作用，能够增加所制备的电池隔膜的吸液能力，这是单独采用去离子水作为溶剂所不具备的。此外，有机粒子部分溶解后具有粘结性，浆料体系不再需要加入其它粘结剂。

优选的，无机粒子和有机粒子的重量比为10-1:1。

需要说明的是，无机粒子和有机粒子的用量直接影响电池隔膜的耐热性、粘结性、吸液率和保液率等性能，本申请经过大量的实验和研究，为使电池隔膜达到最优效果，优选的控制两者的重量比为10-1:1。可以理解，在较次的方案或者一些特殊需求中，无机粒子和有机粒子可以不按照本申请所限定的范围。

优选的，无机粒子为以氧化铝、氢氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆、钛酸钡和硫酸钡中的至少一种为主要成份的无机颗粒。

优选的，有机粒子为甲基丙烯酸甲酯、偏氟乙烯、丙烯腈、六氟丙烯等的均聚物或共聚物。

优选的，溶剂包括去离子水和有机溶剂，有机溶剂选自丙酮、N-甲基吡咯烷酮、乙醇、乙醚、乙酸乙酯中的至少一种。

优选的，去离子水和有机溶剂的体积比为50-100:1。