[发明专利]一种涂覆耐高温涂层的电池隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池隔膜领域，具体涉及一种涂覆耐高温涂层的电池隔膜及其制备方法。

背景技术

近年来，为应对汽车工业迅猛发展带来的环境污染、气候变暖、石油资源急剧消耗的影响，各国都在积极开展新能源汽车研究。动力锂电池作为电动汽车的核心零部件，与通讯用锂电池相比，具有更大的容量、更高的电压和能量密度，当然，动力锂电池的安全性问题也受到越来越多的关注。

随着业界对电池安全性重视程度的不断提升，电池企业对隔膜安全性的要求与期望也持续提高，在某些特殊型号电池的应用中，对隔膜材料受热收缩比例的要求已经提高到180℃受热60min后收缩小于2％；国外一些电池企业甚至开始寻求可以在250～300℃温度区间内，尺寸保持稳定的隔膜。

申请公布号为CN102569701A的专利公开了一种锂离子电池隔膜，其是在多孔膜基材上涂覆含有陶瓷粒子的陶瓷材料层，来提高隔膜的耐热性能。目前，采用氧化铝涂覆改性的PE涂覆隔膜在动力电池应用中占据绝对优势。由于电池能量密度的追求，隔膜趋于更薄，厚度为12+4甚至9+3的PE涂覆隔膜日渐成为主流，然而PE涂覆隔膜在温度高于130℃时的收缩变形较大，容易导致电池内部短路而引起热失控。

发明内容

本发明的目的在于提供一种涂覆耐高温涂层的电池隔膜，从而解决现有PE涂覆隔膜在高温时收缩变形较大的问题。

本发明的第二个目的在于提供上述电池隔膜的制备方法。

为实现上述目的，本发明的涂覆耐高温涂层的电池隔膜所采用的技术方案是：

一种涂覆耐高温涂层的电池隔膜，包括隔膜和涂覆在隔膜表面上的耐高温涂层，所述耐高温涂层由可交联组分和交联剂经交联反应形成；

可交联组分含有无机颗粒和可交联树脂，所述可交联树脂为环氧树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、聚氨酯、聚丙烯酸酯、不饱和聚酯中的至少一种。

本发明提供的涂覆耐高温涂层的电池隔膜，将含有无机颗粒和可交联树脂的可交联组分进行交联，来制备具有交联结构分子链的耐高温涂层；覆着有该耐高温涂层的隔膜可显著提高耐热性，减小高温时的收缩变形，进而提高隔膜材料的安全性。

按有效成分计，所述可交联树脂的质量为无机颗粒质量的3％～18％。所述无机颗粒为SiO₂、TiO₂、α-Al₂O₃、γ-AlOOH、硫酸钡中的一种或多种。

所述交联剂为氮丙啶、异氰酸酯、聚碳化二亚胺、过氧化物、氮丙啶基团封端的醇类化合物、氮丙啶基团封端的酯类化合物、异氰酸酯基团封端的醇类化合物或异氰酸酯基团封端的酯类化合物。优选的，按有效成分计，所述交联剂的质量为可交联树脂质量的0.1％～10％。

上述电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：

1)将无机颗粒、可交联树脂、分散剂、溶剂混合，配制可交联组分浆液；将交联剂、溶剂混合，配制交联组分浆液；

2)将可交联组分浆液涂覆在隔膜上，干燥后形成预交联涂层；

3)将交联组分浆液涂覆在预交联涂层上，干燥后形成耐高温涂层，即得。

步骤1)中，先将无机颗粒与溶剂混合，再依次加入分散剂、可交联树脂混合均匀，即得所述可交联组分浆液。

步骤2)中，所述预交联涂层的厚度为2～6μm。耐高温涂层与预交联涂层厚度基本无变化，在实测中，两者厚度的差值小于±1μm。

步骤2)和步骤3)中，所述涂覆为喷涂或微凹版涂布。

步骤3)中，所述干燥的温度为20～90℃，干燥的时间为2min～30min。

本发明提供的电池隔膜的制备方法，制备工艺简单，使用双组份浆料的时效性好，避免了物料浪费，增强了涂层品质的可控制性；该方法制备的涂覆耐高温涂层的电池隔膜的耐热性得到显著提高，提高了隔膜材料的安全性。

附图说明

图1为本发明制备电池隔膜的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。

实施例1

本实施例的涂覆耐高温涂层的电池隔膜，包括隔膜和涂覆在隔膜表面上的耐高温涂层，所述耐高温涂层由可交联组分和交联剂经交联反应形成；可交联组分含有α-Al₂O₃和聚丙烯酸类粘结剂(有效成分占氧化铝质量为6.3％)，交联剂为氮丙啶。隔膜的厚度为12μm，耐高温涂层的厚度为4μm，按有效成分计，氮丙啶交联剂的质量为聚丙烯酸类粘结剂质量的0.5％。