[发明专利]一种纤维型锂离子电池隔膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种纤维型锂离子电池隔膜的制备方法，制备步骤包括先将超细PET纤维、粘结纤维、超细柔性无机纤维、再生纤维素纤维中的两种或两种以上纤维，制成0.005～0.01%的浆液，进行斜网湿法抄造成型，采用雾化沉降工艺进行含有无机粉体粘合剂的涂层，经90～200℃烘干后，再进行隔膜基体厚度调整，最后对隔膜基体进行芳纶材料涂层，制得厚度在8～32ｕm的纤维型锂离子电池隔膜，该类隔膜具有优异的耐高温性能、孔率大、电解液高吸液保液能力，可以赋予锂离子电池更好的电性能、循环寿命和安全性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池隔膜制备技术领域，具体涉及一种纤维型锂离子电池隔膜的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、高比能量、长循环寿命等优越的综合性能，已成为电动汽车、储能、电子产品等产业的主力电源。在锂离子电池体系中，隔膜是一种具有微孔的绝缘功能材料，其性能决定了电池的界面结构，进而影响电池的容量、放电倍率性、循环寿命及安全性能等关键特性。

目前市场上锂离子电池隔膜主要为聚烯烃微孔隔膜，制备方法为干法湿法拉伸技术，存在耐温性能差、热收缩性大（150℃收缩率达30%以上），孔率小、电解液亲润性差，电解液吸液保液能力小，对锂离子电池的安全性、循环寿命、倍率性等性能构成重大威胁：因为锂电池具有较高的能量密度和功率密度，在快充快放、过冲过放或使用的极限条件下，电池内部温度会急速上升，可达到聚烯烃材料熔点以上温度，导致隔膜发生严重收缩甚至熔断，引发电池短路，导致电池起火或爆炸，造成重大安全事故，另外聚烯烃材料本身对电解液保持性能差，影响电池循环寿命。

目前市场上常规的纤维型隔膜采用的纤维直径相对较粗，孔径较大，易造成电池短路，无法满足锂离子电池的应用要求；另虽有静电纺丝技术制备纤维型锂离子电池隔膜，但存在强度低、薄性化困难、成本高，也不能较好满足锂离子电池使用需求，并且很难实现工业化生产。

专利CN101728504A，公开了一种湿法抄造的锂离子电池隔膜柔性基材及其制造方法，提供了具有热收缩率低的多孔基材及制造方法，但是该专利中所要求的主纤维之一的水溶性维尼纶纤维粘结纤维直径较粗，其在成型烘干时，该纤维会溶解掉，造成已成型的基材出现大的孔径，且孔径分布不均，无法有效满足高比能锂离子电池的应用要求；专利CN102856522A，公开了耐高温含纤维素纤维基材的锂电子电池隔膜及其制备方法，该隔膜包括纤维素纤维基材、多孔粘合剂涂层及无机涂层，提供了制造方法，可实现具有较好的吸液和保液能力，但是该专利中提供的纤维素纤维基材主要靠氢键实现纤维见粘合，遇含水材料，在外力作用下会造成成型好的纤维结构发生变化，使纤维出现不均匀错乱，该专利中使用含有大量水的水性聚氨酯乳液在纤维素纤维基材上进行多孔粘合层形成，在运行中很容易造成成型好的纤维结构发生变化，使纤维素纤维基材出现分布不均现象，无法满足实际应用需要；专利CN104157812A，公开了锂离子电池隔膜及其制备方法及锂离子电池，该专利提供了具有电解质吸液性能优秀的锂离子电池隔膜和制造方法，但是该专利仍停留在全纤维结构或纤维层上涂层无机物的思路，因此很难实现隔膜最大孔径小于0.5ｕm要求，在高比能锂离子电池中使用时，易出现微短路现象发生，此类隔膜会给高比能锂离子电池带来安全隐患；专利CN108598337A，公开了一种锂离子电池隔膜基材及其制备方法和应用，该专利提供了耐高温性能优异的隔膜基材，但是该专利仍停留在全纤维结构的思路，使用该基材进行涂层或超细纤维层铺，都很难实现隔膜最大孔径小于0.5ｕm要求，在高比能锂离子电池中使用时，易出现微短路现象发生，此类隔膜会给高比能锂离子电池带来安全隐患。

出于提升锂离子电池安全性、循环寿命等综合考虑，开发新一代耐高温、高孔率、高吸液亲液能力的隔膜成为行业发展趋势，常见的制备方法为无纺布型制备隔膜，一般采用一种或多种纤维通过湿法抄造或干法梳理制备而成，再进行涂层或超细纤维层铺，此类制备的隔膜难以同时满足既有耐高温、高孔率、高吸液亲液能力又防止内部短路的功能。

因此，如何提供一种既有耐高温、高孔率、高吸液亲液能力又防止内部短路的功能的隔膜，成为本领域急需解决的课题。

发明内容