[发明专利]一种锂离子电池隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及新能源领域，尤其是锂离子电池材料领域，具体涉及一种锂离子电池隔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池因其具有环保、能量密度高、质量轻、充放电性能好、安全性能好等优点，已广泛的应用在日常的各个领域，并且随着人们对清洁能源需求的增加其使用量也在迅速增长。与此同时，不断出现的锂离子电池质量问题及安全事故，使得锂离子电池的品质及安全性问题也日益受到人们的关注。在锂离子电池中有一层重要的组件叫做隔膜，它起到将正负极片隔开放置电池短路同时保证充放电时离子的正常通过保证电池的正常工作的作用。其性能的好坏直接影响电话此的容量、倍率、寿命以及安全等性能。

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本体材料的熔点相对较低，大约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，导致正负极接触而短路，进而引发电池燃烧爆炸的事故。因此，安全性一直是制约动力型锂离子电池发展的主要原因之一。电池的应用给隔膜发展提出了新的要求，开发具有高温稳定性、电化学性能优异的新型隔膜是高能量电池体系的基本要求。

以耐热性聚合物，如PET、PI等材料作为骨架所制备的多孔无纺布隔膜逐渐受到关注。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。但是该类隔膜的大孔结构同样容易导致自放电、漏液、短路等问题，从而影响锂离子电池的安全性与稳定性。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种锂离子电池隔膜，包括无纺布隔膜、具有交联网络结构的聚合物和多巴胺，所述聚合物填充于所述无纺布隔膜的孔隙中，所述多巴胺涂覆于所述无纺布隔膜表面。

本发明所述无纺布隔膜的材料优选包括聚酰亚胺、聚酰胺、聚砜、聚丙烯腈、聚酯、纤维素、聚醚醚酮、聚磷腈、聚苯硫醚、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇咪唑啉、聚对苯酰胺、聚对苯二甲酰对苯二胺和聚芳醚砜酮中的任意一种或至少两种的组合，其中，典型但非限制性的组合为：聚酰亚胺和聚酰胺的组合、聚砜和聚丙烯腈的组合、聚酯和纤维素的组合、聚醚醚酮和聚磷腈的组合、聚苯硫醚和聚丙烯酸酯的组合、聚乙烯醇咪唑啉和聚对苯酰胺的组合、聚对苯二甲酰对苯二胺和聚芳醚砜酮的组合，优选聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、纤维素和聚丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的组合。

本发明的目的之二在于提供如目的之一所述锂离子电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将聚合物单体、交联剂、引发剂在溶剂中混合，得到混合液；

(2)将无纺布隔膜在步骤(1)所得混合液中浸渍后取出，反应后浸涂一层多巴胺，即得。

本发明步骤(1)优选具体为：

将聚合物单体与交联剂在溶剂中混合，得到第一混合液，将引发剂与所述第一混合液混合，得到混合液；所述第一混合液的浓度为1wt％～80wt％，例如1wt％、2wt％、5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％、40wt％、50wt％、60wt％、70wt％或80wt％等，所述聚合物单体与所述交联剂的质量比为1:1～1:10，例如1:1、1:2、1:3、1:45、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10等，所述引发剂的质量与所述聚合物单体与交联剂的总质量的比例为1:50～1:200，例如1:50、1:60、1:80、1:100、1:110、1:130、1:150、1:180、1:190或1:200等。

本发明所述混合液中优选还包括无机纳米粒子。无机纳米粒子增加隔膜的机械性能和耐高温性能。

优选地，所述无机纳米粒子为氧化铝、硫酸钡和二氧化硅中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：氧化铝和硫酸钡的组合、氧化铝和二氧化硅的组合、二氧化硅和硫酸钡的组合。

优选地，所述无机纳米粒子的质量与所述聚合物单体与交联剂的总质量的比例为0.01:1～1:1，例如0.01:1、0.02:1、0.05:1、0.1:1、0.2:1、0.5:1、0.6:1、0.8:1、0.9:1或1:1等。无机纳米粒子的添加量过多会影响聚合反应场，不利于聚合物网状结构的形成。

本发明所述引发剂优选包括油溶性引发剂或水溶性引发剂。