[发明专利]一种耐高温锂离子电池隔膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种耐高温锂离子电池隔膜及其制备方法，制备方法主要包括以下步骤：(1)聚烯烃湿法隔膜的亲水化处理；(2)反应溶液的配制：将水、氨基苯酚、氨水按一定比例混合搅拌均匀，待用；(3)将步骤(1)中亲水化处理后的聚烯烃湿法隔膜至于步骤(2)的反应溶液中，搅拌后，加入一定量的甲醛溶液反应，取出清洗干燥制备耐高温锂离子电池隔膜。本发明制备方法得到的电池隔膜，与聚烯烃湿法隔膜相比，处理后的隔膜厚度与处理前隔膜相比无明显增加，有利于保持或提高电池的能量密度，同时制备的耐热性能以及耐热稳定性能明显提高。

技术领域

本发明涉及聚合物功能薄膜及其制备领域，特别涉及一种耐高温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能量密度高、循环寿命长及环境友好等优点而备受人们青睐。目前锂离子电池已被广泛应用于手机、相机以及笔记本电脑等电子数码产品中，并逐步延伸到电动车、储能等领域。伴随着锂离子电池行业的发展，人们对锂离子电池的能量密度的要求也越来越高，这就对锂离子电池的安全性能提出了更高的要求。隔膜作为锂离子电池的重要组成构件之一，隔膜的热稳定性对最终电池的安全运行起到至关重要的作用。

在锂离子电池中，隔膜将正负极活性物质隔离开来，防止正负极活性物质接触造成电池内部短路，同时为电池内部锂离子的传输提供通道。当隔膜的热稳定性较差时，电池在较高的工作温度下隔膜极易发生熔融收缩或者破裂，从而引发电池内部正负极活性物质大面积接触，导致电池内部发生短路，最终诱发电池鼓壳甚至爆炸等安全事故。相反，热稳定性较好的隔膜可以为电池提供更高更好的安全保障。提高隔膜产品的热稳定性已成为当今隔膜产品开发的研究热点，引起了国内外工业界和学术界广大科研工作者的强烈关注。

目前常用的锂离子电池隔膜主要为聚烯烃类产品，如聚丙烯(PP)锂离子电池隔膜和聚乙烯(PE)锂离子电池隔膜。此类聚烯烃隔膜熔融温度往往较低，热稳定性能不足，在较高的工作温度下热收缩率较大甚至发生熔融破裂，从而使得电池的安全性能得不到有效保障。针对聚烯烃隔膜热稳定性差的问题，到目前为止国内外研究者已提出多种改性技术。

其中无机涂覆是当今最为常用的工艺技术，其技术是将二氧化硅、三氧化二铝或其他耐高温无机颗粒制备的浆料涂覆于隔膜表面提高隔膜的耐热性能。例如，专利CN102437302A公开的无机纳米陶瓷浆料涂覆技术，该技术将无机纳米陶瓷浆料涂覆然而，由于无机纳米粒子与聚烯烃高分子之间的相容性较差，使得表面涂覆的无机纳米粒子与隔膜表面间的黏附度较低，因而其不可避免的会发生掉粉等现象，影响电池的循环性能。此外，在实际应用中为了获得较高的能量密度，隔膜在满足其它性能要求的基础上，人们往往希望隔膜的厚度越薄越好。研究表明，隔膜厚度降低25％，其相应的电池能量密度将提升10％以上。然而，上述涂覆改性方法在提高隔膜耐热性能的同时，在原有隔膜的表面上形成一层或两层较厚的涂覆层(2-6um)，这使得最终隔膜厚度相应的增大，从而影响锂离子电池能量密度的改善。由此可见，发展一种新型锂离子隔膜改性技术，使其在不明显增加隔膜厚度的同时可有效地提高其热稳定性无疑具有重要的科学意义。

发明内容

为克服现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种全新的纳米包覆改性技术，其在聚烯烃隔膜表面可形成一层纳米级耐高温涂层,使得隔膜在较薄的厚度时仍具有较好的耐热性能，同时由于涂层较薄、耐热性能较好，使得其在不牺牲电池能量密度的同时可以有效地提升隔膜的热稳定性。

在本发明的一个技术方案中，提供了一种耐高温锂离子电池隔膜的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)聚烯烃湿法隔膜的亲水化处理；

(2)反应溶液的配制：将水、氨基苯酚、氨水按一定比例混合搅拌均匀，待用；

(3)将步骤(1)中亲水处理后的聚烯烃湿法隔膜至于步骤(2)的反应溶液中，搅拌后，加入一定量的甲醛溶液，反应30min后，取出清洗干燥即得耐高温锂离子电池隔膜。