[发明专利]耐热锂离子电池涂层隔膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐热锂离子电池涂层隔膜及其制备方法，制备方法：将耐热有机聚合物涂层液在聚丙烯锂离子电池基膜单侧或双侧表面涂布后经固化、成孔和烘干得到耐热锂离子电池涂层隔膜；耐热有机聚合物涂层液主要由耐热有机聚合物、成孔剂和水组成，耐热有机聚合物为水溶性酚醛树脂，成孔剂为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇。最终制得的产品在温度T下的纵向收缩率≤3.0％，横向不发生收缩，T≥190℃；涂层内分布有直径为30‑70纳米的微孔，在180度反复折叠100次以上涂层与基膜不发生剥离。本发明的制备方法，工艺简单，成本低廉，制得产品的热稳定性良好。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种耐热锂离子电池涂层隔膜及其制备方法，特别涉及一种具有水溶性酚醛树脂涂层的耐热锂离子电池涂层隔膜及其制备方法。

背景技术

目前，商业化锂离子电池的隔膜大量采用聚丙烯隔膜。由于聚丙烯的熔点低于165℃，较高温度下，聚丙烯会发生熔融变软，聚丙烯隔膜会发生收缩，使得锂离子电池的正负极发生短路发热，导致锂离子电池膨胀破裂和燃烧，严重影响锂离子电池的安全性。并且，更为重要的是，目前的聚丙烯隔膜一旦被刺穿就会构成正负极短路，刺穿点会迅速升温至聚丙烯隔膜高聚物的熔点以上，进一步扩大刺穿面积，形成更大范围的短路，进而造成温度的急剧提升，存在爆炸隐患。

为了提高聚丙烯隔膜的耐热性能，目前主流的做法是在隔膜上涂覆纳米无机颗粒(例如氧化铝、氧化锆)+聚偏氟乙烯涂层，可使隔膜在较高的温度下保持形状完整性，防止锂离子电池正负极在高温或被穿刺下短路发热。但是，一方面纳米无机颗粒硬度高，仍存在刺穿隔膜的可能，且加剧了加工设备磨损，增加了生产成本；另一方面，纳米无机颗粒不溶于任何溶液体系，会造成涂覆不匀，影响电池性能；此外，无机颗粒的比重较大，对隔膜增重明显。

因此，开发一种耐热性能好且成本低廉的耐热锂离子电池涂层隔膜极具现实意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服已有技术的缺陷，提供一种耐热性能好、成本低廉且具有耐热有机聚合物涂层的锂离子电池涂层隔膜。

为了达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

耐热锂离子电池涂层隔膜，由聚丙烯锂离子电池基膜及其一侧或双侧的涂层组成；

所述涂层的材质为耐热有机聚合物，所述耐热有机聚合物为水溶性酚醛树脂，所述涂层内分布有直径为30-70纳米的微孔；锂离子电池的正极材料在运行过程中，会形成针状细长导电结晶，可造成正负极短路，孔径小于等于70纳米可有效阻止结晶的穿过，防止短路现象。

耐热锂离子电池涂层隔膜在温度T下的纵向收缩率≤3.0％，横向不发生收缩，T≥190℃，而聚丙烯锂离子电池基膜在温度T下的纵向收缩率≥38％，由此可见本发明的涂层极大地提升了耐热锂离子电池涂层隔膜的热收缩性能；

耐热锂离子电池涂层隔膜180度反复折叠100次以上涂层与基膜不发生剥离，说明本发明的耐热锂离子电池涂层隔膜中涂层与基膜的结合牢度高，耐久性好。

作为优选的技术方案：

如上所述的耐热锂离子电池涂层隔膜，每平方米聚丙烯锂离子电池基膜上耐热性有机聚合物的重量为1-10克。本发明可根据实际需求选择基膜上耐热性有机聚合物的涂覆量，涂覆量与涂层的厚度成正比，涂覆量越大，涂层厚度越大，可靠性越好，但涂层过厚又会带来电池体积过大的弊端。

如上所述的耐热锂离子电池涂层隔膜，所述耐热锂离子电池涂层隔膜的涂层的孔隙率为75-90％。由于微孔可作为锂离子电池电解液的通道，因此涂层需具有较高的孔隙率，孔隙率越高，电导率越高，电池的内阻越小。

如上所述的耐热锂离子电池涂层隔膜，用锂离子电解液充分浸润后，所述耐热锂离子电池涂层隔膜的电导率大于等于所述聚丙烯锂离子电池基膜的电导率，说明本发明对聚丙烯锂离子电池基膜进行涂层改性并不会降低其导电性能。