[发明专利]一种耐高温复合微孔隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐高温复合微孔隔膜及其制备方法。所述的高温复合微孔隔膜，具有聚乙烯层/聚萘酯层双层结构或者是聚萘酯层/聚乙烯层/聚萘酯层三层结构，其中：聚萘酯层由以下重量百分比的组分制成：聚萘二甲酸乙二醇酯40～64.9％、成孔剂35～59.5％、抗氧剂0.1～0.5％；所述聚萘二甲酸乙二醇酯的平均分子量为2×10⁴～3.5×10⁴，熔点为250～270℃，玻璃化转变温度为110～130℃，特性粘度为0.8～1.2dL/g；聚乙烯层由以下重量百分比的组分制成：高密度聚乙烯35～64.9％、超高分子量聚乙烯0～20％、成孔剂35～44.5％、抗氧剂0.1～0.5％；所述高密度聚乙烯的分子量为2.5×10⁵～4.5×10⁵，超高分子量聚乙烯的分子量为1.5×10⁶～2.5×10⁶。本发明所述高温复合微孔隔膜具有高的熔破温度和低的闭孔温度，且力学性能良好。

技术领域

本发明涉及电池隔膜，具体涉及一种耐高温复合微孔隔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池隔膜是指在电池正极和负极之间一层隔膜材料，是电池中非常关键的部分，它的主要作用是隔离正、负极并使电池内的电子不能自由穿过，让电解质液中的离子在正负极之间自由通过。目前，在用作锂离子电池隔膜的材料中，聚乙烯或聚丙烯占主导地位。这类材料不仅来源广泛、价格便宜，还具有化学惰性，和绝大多数极性电解质都不起化学反应并且不相容，但其缺点是耐热性差，在150℃以上热收缩率超过15％以上，极易造成电极极片外露而短路。即使是耐热性较好的聚丙烯制成的薄膜，其长期使用温度通常不超过120℃，超过该温度后，聚合物薄膜易发生熔体塌缩，从而导致电池内部正负极接触而造成短路，进一步可能会导致灾难性的结果。

随着锂离子电池工业的发展，电池体积越来越小，能量和功率密度越来越高，这就要求组成电池的聚合物隔膜材料既要有较低的闭孔温度，又要有较高的破膜温度。目前解决这一问题最有效的方法主要有两种：一种是将耐高温多孔膜材料如亚胺多孔膜、无纺布等与聚烯烃隔膜复合制备复合隔膜；另一种则是在聚烯烃隔膜表面涂覆耐高温的树脂涂层如亚胺涂层、聚偏氟乙烯涂层、含无机颗粒的陶瓷涂层制备复合隔膜。如：

公开号为CN102437302A的发明专利，公开了一种锂离子电池隔膜及高温热稳定型锂离子电池，它的特点是在聚烯烃微孔膜的一侧表面上或者两侧表面上制作纳米陶瓷材料涂层得到聚烯烃陶瓷涂覆复合隔膜。但该发明聚烯烃微孔膜和涂层之间粘合强度不够，当处于破膜温度附近时，会因尺寸收缩导致纳米陶瓷材料涂层中的无机陶瓷填料容易从隔膜表面脱落，隔膜稳定性较差。

公开号为CN101304082A的发明专利，公开了一种锂离子二次电池隔膜复合膜及其制造工艺，它的特点是，使用多层聚烯烃多孔膜和聚酰亚胺多孔膜通过热压层叠工艺制备电池隔膜。由于热压层叠工艺是先分别制备各层的隔膜，再把各层隔膜在加热的条件下进行层叠热压，受各层隔膜厚度均一性影响，隔膜层叠界面热压易产生气泡，同时层叠界面由于受热不均，界面层还未形成聚合物的粘流态，层与层间熔合性降低，导致层间结合力不强，层叠膜之间容易脱落，降低离子透过率，增加阻抗。

公开号为CN101656306A的发明专利，公开了一种复合隔膜及其制备方法和包括该复合隔膜的电池，它的特点是，制备聚酰亚胺和聚烯烃的多孔膜，通过粘合层粘合，在溶剂中浸泡，除去粘合层中的成孔物质，得到聚酰亚胺和聚烯烃的复合电池隔膜。这种方法同时利用了聚酰亚胺的耐高温性和聚烯烃的闭孔保护功能，但是由于通过粘合层粘合后才在溶液中浸泡除去成孔物质，这样会导致不能完全除去粘合层中的成孔物质，使粘合层的孔隙率下降，增加了阻抗，同时该方法制备的隔膜机械强度低。

公开号为CN103117369A的发明专利，公开了一种复合电池隔膜，该复合电池隔膜包括无纺布层和聚烯烃微孔膜层，聚烯烃微孔膜层与无纺布层复合固结，形成复合电池隔膜。该发明采用无纺布层作为支撑体，保障了复合电池隔膜的高温耐热性；聚烯烃微孔膜层则保障了复合电池隔膜的低温关闭性，但无纺布层的机械强度较差。