[发明专利]一种热关断耐高温高安全涂布改性隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开的一种热关断耐高温高安全涂布改性隔膜，包括基膜，基膜的一侧或者两侧设置有陶瓷/树脂涂层与高分子微球涂层；陶瓷/树脂涂层的组成及质量分数为：无机陶瓷材料30～60wt％，去离子水25～66wt％，耐高温树脂3～10wt％，催化加聚型有机物1～5wt％，高分子微球涂层的组成及质量分数为：高分子微球3～20wt％，去离子水60～93wt％，水性粘结剂3～10wt％，水性润湿剂0.5～5wt％，水性分散剂0.5～5wt％。本发明所制的热关断耐高温高安全涂布改性隔膜具备在较低的温度下实现隔膜热关断的触发效果，隔膜的热关断温度低于130℃，在锂离子电池热失控放热过程中在较低温度下可触发热关断机制，热关断后电池内阻增加两个数量级，阻止电池内部继续进行锂离子交换而减少所产生的热量。

技术领域

本发明涉及锂离子电池隔膜技术领域，特别涉及锂离子电池用水性陶瓷涂覆隔膜，尤其涉及一种热关断耐高温高安全涂布改性隔膜，以及这种电池隔膜的制备方法。

背景技术

随着高能电池的出现，一方面使得锂离子电池的容量更高，能量密度普遍提高，另一方面对锂离子电池的安全性提出更高的要求，尤其对锂离子电池隔膜的性能尤为严苛。

锂离子电池在充放电过程或发生短路等情况中会有较多的热量放出，使得电池局部热量积聚温度升高，严重情况可导致电池发生爆炸，因此，锂离子电池隔膜作为隔绝电池中正负极的关键材料。首先，要求隔膜在锂离子电池发生热失控情况下能够实现热关断作用，阻止正负极之间继续进行离子交换，其次，要保证在较高温度下隔膜保持完好以达到对正负极隔绝作用，防止因升温导致隔膜变形而发生正负极接触短路。

传统聚烯烃隔膜由于自身热变形温度较低，隔膜在160℃左右即发生熔化或形变，因此影响电池的使用安全性，现有的陶瓷涂覆隔膜由于表面涂布氧化铝无机物，破膜温度也仅可提高到170-180℃，但仍然无法满足锂离子电池技术的快速发展需求。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处，提供一种热关断耐高温高安全涂布改性隔膜，从而有效解决现有技术中存在的不足之处。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种热关断耐高温高安全涂布改性隔膜，包括基膜，所述基膜的一侧或者两侧设置有陶瓷/树脂涂层，基膜的一侧或者两侧设置有高分子微球涂层；

所述陶瓷/树脂涂层的组成及质量分数为：

无机陶瓷材料 30～60wt％，

去离子水 25～66wt％，

耐高温树脂 3～10wt％，

催化加聚型有机物 1～5wt％，

所述高分子微球涂层的组成及质量分数为：

高分子微球 3～20wt％，

去离子水 60～93wt％，

水性粘结剂 3～10wt％，

水性润湿剂 0.5～5wt％，

水性分散剂 0.5～5wt％。

进一步，所述基材为微孔膜，所述微孔膜包括聚烯烃、脂肪族或芳香族聚酰胺、聚酯等材料制备的拉伸隔膜、热致相分离隔膜、静电纺丝隔膜、无纺布隔膜等不同制备工艺的微孔膜。

进一步，所述无机陶瓷材料包括氧化铝、勃姆石、二氧化硅、氧化锆、硫酸钡中的一种或几种。

进一步，所述无机陶瓷材料的中位粒径D50为0.1～2μm，比表面积BET为0.5～10m2/g。

进一步，所述耐高温树脂包括聚氨酯、聚氨酯丙烯酸酯、环氧树脂、酚醛树脂、酚醛环氧树脂、聚酰亚胺树脂中的一种或几种。