[发明专利]一种锂离子电池阻燃隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池阻燃隔膜及其制备方法，所述阻燃隔膜为静电纺丝纤维膜，静电纺丝纤维膜中包含质量百分比为5‑40％的微胶囊阻燃剂。在过充、挤压、针刺过程中可以阻止电解液燃烧、降低电池爆炸的风险。采用微胶囊阻燃添加剂相比常规阻燃剂可以明显提高电化学性能。在过充、挤压、针刺过程中可以阻止电解液燃烧、降低电池爆炸的风险。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池阻燃隔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种绿色环保电池，具有高能量密度、高工作电压、高安全性能和长使用寿命等优点，锂离子电池在进行安全测试，如过充，挤压、针刺过程中极易发生短路产生电火花而引燃电解液发生爆炸，存在很大的安全隐患。同时常规阻燃添加剂对电池性能的劣化很严重，因此既能阻燃又不影响电性能的研究尤为重要。

微胶囊阻燃剂是以阻燃添加剂为内芯，高分子聚合物为外壁材料，包覆形成胶囊状，若将微胶囊直接涂覆在隔膜上，会占用较大的空间，相对而言，会降低电池的能量密度。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提供一种锂离子电池阻燃隔膜及其制备方法，目的是保证电池阻燃性能，同时提升空间利用率。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种锂离子电池阻燃隔膜，所述阻燃隔膜为静电纺丝纤维膜，静电纺丝纤维膜中包含质量百分比为5-40％的微胶囊阻燃剂。

所述微胶囊阻燃剂包括质量比为1:1的外壁材和阻燃添加剂。

所述外壁材为聚酰胺、聚脲、明胶、阿拉伯胶和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种组合，所述阻燃添加剂为磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-十氟-3-甲氧基-4-三氟甲基戊烷、甲基全氟丁基醚、甲基全氟异丁基醚、三(2，2，2-三氟乙基)亚磷酸酯中的一种或多种组合，以上试剂在常见的试剂网(如阿拉丁、国药、麦克林、阿里巴巴等)上均可购买到。

所述静电纺丝膜的厚度为20-50微米。

所述微胶囊阻燃剂的外壁材熔点为80-200℃。

本发明还提供所述锂离子电池阻燃隔膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、将外壁材和阻燃添加剂以质量比1:1溶于二甲基乙酰胺和丙酮的混合溶液中，以形成静电纺丝液；

步骤二、采用所述静电纺丝液进行静电纺丝以制备静电纺丝纤维膜。

所述静电纺丝液中外壁材和阻燃添加剂的质量比为5-40％。

所述静电纺丝的参数为：电压10～13kV，纺丝距离5～15cm，流速为1～5mL/h。

所述静电纺丝纤维膜为网状纤维结构。

本发明的有益效果：采用微胶囊阻燃添加剂相比常规阻燃剂可以明显提高电化学性能。在过充、挤压、针刺过程中可以阻止电解液燃烧、降低电池爆炸的风险。制得的静电纺丝纤维膜，具有较好的弯曲性，柔韧性较好，替代普通隔膜，所占用空间相对较小，相对而言，能在一定程度上提升电池的能量密度。电池在进行安全测试时达到80-200℃时微胶囊壁材受热破裂释放出阻燃添加剂，同时整个网状纤维结构完整性保持不变，从而保证电解液在测试过程中不会燃烧，保证电池安全性能。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明静电纺丝纤维膜的SEM图；

图2是高温下微胶囊阻燃剂未释放阻燃剂前的示意图；

图3是高温下微胶囊阻燃剂释放阻燃剂后的示意图。

具体实施方式