[发明专利]一种高热稳定性的锂电池隔膜及其制备方法

说明书

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种高热稳定性的锂电池隔膜及其制备方法，本发明制备的锂电池隔膜由聚酰亚胺核孔膜、陶瓷层及静电纺丝纳米纤维层构成，本发明以具有高耐热及高绝缘性的聚酰亚胺为基膜，并在基膜的上依次涂覆以陶瓷层与静电纺丝纳米纤维层；陶瓷层中多孔氧化铝具有较好的导热性，能够及时将隔膜上的热量进行传导，避免了隔膜局部热收缩过大导致的短路；静电纺丝将纳米纤维层既能改善隔膜表面孔径均匀度，提高锂电池隔膜的热稳定性，又能够与陶瓷层紧密结合，避免陶瓷层中多孔氧化铝的脱落；本发明制备的锂电池隔膜具有热稳定性好、导热效果优异的特点。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种高热稳定性的锂电池隔膜及其制备方法。

背景技术

锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。 隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜材质是不导电的，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同，采用的隔膜也不同。对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。

目前市场化的锂离子电池隔膜主要是聚烯烃（以PE、PP为主）微孔膜，聚烯烃隔膜本体材料的熔点相对较低，大约130℃～165℃，当电池受热达到隔膜材料的熔点温度附近时，隔膜会出现明显的尺寸收缩，产生孔洞，导致正负极接触而短路，进而引发电池燃烧爆炸的事故。

发明内容

本发明公开了一种热安全性高、热稳定性好、导热效果优异的高热稳定性的锂电池隔膜及其制备方法，以解决上述提到的问题。

为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：

一种高热稳定性的锂电池隔膜，所述锂电池隔膜由聚酰亚胺核孔膜、陶瓷层及静电纺丝纳米纤维层构成，该锂电池隔膜的厚度为50-80μm。

优选地，所述聚酰亚胺核孔膜：陶瓷层：静电纺丝纳米纤维层的厚度比为5-8：1-3：3-7。

优选地，该锂电池隔膜的两平面上分别涂有导电涂层，所述导电涂层的浆料按重量百分比计量下列组分，粘结剂1-10%、分散剂1-5%、溶剂75-87%和碳材料5-20%，所述碳材料为重量比为1：1-1：5的碳管和片状石墨，所述粘结剂为重量比为1：1：1-2：3：5的羟丙基甲基纤维素、丁苯橡胶乳、聚氧化乙烯；所述分散剂为重量比为1：1-1：5的改性聚氧乙烯醚和聚乙烯吡咯烷酮；所述溶剂为水，导电涂层的存在可以进一步增强锂电池的安全性和温度性。

一种高热稳定性的锂电池隔膜，其制备方法包括以下步骤：

a、聚酰亚胺核孔膜的制备

在70-90℃下，将聚酰亚胺薄膜放入氢氧化钠刻蚀液中进行浸泡，浸泡25-40min后，将聚酰亚胺薄膜取出并用去离子水清洗、烘干，得到聚酰亚胺核孔膜；

b、陶瓷层的制备

将30-65份多孔氧化铝、0.5-1.2份分散剂、0.3-0.5份悬浮稳定剂与1.2-1.5份表面活性剂一同加入到50-80份的去离子水中，并以180-250r/min的速度搅拌混合30-45min，得到水性陶瓷浆料，通过网纹辊将制得的水性陶瓷浆料涂布于聚酰亚胺核孔膜的一侧，接着在60-85℃的温度下烘干30-50min，制得陶瓷层；

c、静电纺丝纳米纤维层的制备

将聚合物材料加入到二甲基乙酰胺中进行加热搅拌溶解，将得到的聚合物材料溶液注入静电纺丝机，调节纺丝针头和接收板之间的距离，开始静电纺丝，将静电纺丝溶液形成射流喷洒于陶瓷层上，接着在80-95℃下沉淀烘干90-150min，制得静电纺丝纳米纤维层，得到高热稳定性的锂电池隔膜。