[发明专利]一种复合聚丙烯微孔膜及其制法和包括该膜的锂离子电池隔膜

说明书

本发明公开了一种复合聚丙烯微孔膜及其制法和包括该膜的锂离子电池隔膜，所述制备方法是在双向拉伸聚丙烯膜片制备过程中，通过熔融共挤的方法引入非聚丙烯类聚合物多孔层，形成至少两层结构的膜片，此膜片经在纵/横两个方向上的拉伸，实现所述复合聚丙烯微孔膜的制备。采用本发明的方法简化了复合聚丙烯微孔膜的生产工艺，提升了聚丙烯微孔膜的性能。所述复合聚丙烯微孔膜用于锂离子电池隔膜中，由于非聚丙烯类聚合物多孔层是能和电解液形成凝胶的聚合物或组合物，或具有比聚丙烯更高耐热性能的聚合物，能提高锂离子电池的循环和安全性能。

技术领域

本发明属于微孔膜技术领域，具体涉及一种复合聚丙烯微孔膜及其制法和包括该复合聚丙烯微孔膜的锂离子电池隔膜。

背景技术

聚烯烃微孔膜是一种高分子膜，是孔径在5nm～1000nm之间的多孔膜，其被广泛地应用于透气性材料(如尿不湿、医用敷料、衣服衬料等)，液体分离用材料，超滤材料，膜过滤材料，以及超级电容器和电池隔膜材料等领域中。

现有的聚烯烃微孔膜的制备方法主要有两种，一种是熔融挤出拉伸法(干法)，一种是热诱导相分离法(TIPS，湿法)。其中，干法拉伸工艺还可以分为单向拉伸工艺和双向拉伸工艺。湿法制备工艺是将高沸点小分子物质作为致孔剂添加到聚烯烃中并溶于有机溶剂形成铸片，然后降温发生相分离，用有机溶剂萃取小分子，进行双向拉伸后形成微孔结构。干法双向拉伸工艺由于不需要使用溶剂，微孔膜纵横方向强度比较高而获得了广泛的应用。

干法双向拉伸工艺主要是通过在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型改进剂，形成具有高β晶含量的聚丙烯膜片，其在拉伸过程中，发生β晶向α晶的转变，利用聚丙烯不同相态间密度的差异形成微孔结构，用于生产单层聚丙烯微孔膜。在先的研究(CN1062357A)中提出一种以高β晶型含量的聚丙烯均匀原始膜片经拉伸得到的微孔膜，所述微孔膜是采用熔融加工制备的方法在成膜用聚丙烯树脂中加入成核剂来得到具有β晶型聚丙烯的膜片。采用所述方法制备得到的膜片在作为锂离子电池隔膜应用时，由于聚丙烯是低表面能的非极性材料，电池中的碳酸酯类极性电解液对非极性聚丙烯隔膜的浸润性差。同时，电池装配过程中非极性的聚丙烯隔膜与电池极片之间也容易由于极性的差别导致贴合不佳。这些因素都会影响电池的容量、循环和使用性能。另外，随着新能源汽车以及便携式电动工具的广泛应用，大功率的动力锂离子电池对隔膜的热稳定性能提出了更高的要求。因此，很多研究都致力于通过表面接枝聚合或者在表面进行涂覆对聚烯烃微孔隔膜进行改性来改善电池的循环和使用性能。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种复合聚丙烯微孔膜及其制备方法，所述复合聚丙烯微孔膜具有多层膜层结构。

本发明的目的之二是提供一种锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括上述的复合聚丙烯微孔膜；包括所述复合聚丙烯微孔膜的锂离子电池隔膜在电解液中能形成凝胶，改善电解液对隔膜的浸润性，且所述隔膜具有显著提高的耐热性能。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种复合聚丙烯微孔膜，所述复合聚丙烯微孔膜具有至少两层膜层结构，所述至少两层膜层为至少一层聚丙烯微孔层和至少一层非聚丙烯类聚合物多孔层；所述非聚丙烯类聚合物多孔层为含有填料的非聚丙烯类聚合物多孔层。

根据本发明，所述聚丙烯微孔层是通过拉伸含有β晶型的聚丙烯膜片制备得到的；所述非聚丙烯类聚合物多孔层是通过拉伸含有填料的非聚丙烯类聚合物膜片制备得到的。

本发明中，所述含有填料的非聚丙烯类聚合物在拉伸时填料与非聚丙烯类聚合物界面处破裂而形成多孔结构，故称为非聚丙烯类聚合物多孔层。

根据本发明，所述复合聚丙烯微孔膜具有两层膜层结构，所述膜层分别为一层聚丙烯微孔层和一层非聚丙烯类聚合物多孔层。