[发明专利]一种阻燃锂离子电池隔膜及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种阻燃锂离子电池隔膜及其制备工艺，是用一定质量分数的改性无机阻燃剂与聚烯烃在混料机中进行均匀混合，然后采用干法或湿法隔膜制备工艺制备而成。与现有技术相比，本发明中改性无机阻燃剂在使用过程中安全环保，与聚烯烃材料混合后，阻燃剂金属离子镶嵌在隔膜微孔中，从而可以完全避免出现由于阻燃剂脱落而造成的问题。本发明操作过程简单，可批量生产，能够解决现存锂离子电池隔膜阻燃性能弱以及有卤阻燃剂不环保的问题，大大提高了锂离子电池的稳定性及安全系数。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池技术领域，尤其涉及一种阻燃锂离子电池隔膜及其制备工艺。

背景技术

锂离子电池包括正极、负极、隔膜及电解液等四大材料。锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜主要是以聚乙烯、聚丙烯为主的聚烯烃隔膜。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。随着电池能量密度的不断提升，对电池隔膜厚度及强度的要求越来越高，超薄的隔膜材料在受到电池工作产生的高温环境时，因隔膜材料本身不耐温的特性而导致隔膜燃烧，造成正负极短路可能产生的爆炸等安全事故。因此，开发超薄、阻燃性能强的隔膜材料，是锂离子电池隔膜材料技术发展的迫切需求。

现有技术的阻燃剂主要是涂覆填充在锂离子电池隔膜表面阻燃，涂层容易脱落，阻燃剂沉淀在电解液里面，阻碍电池电解液体系循环，脱落阻燃剂的部分隔膜就不具备阻燃功能，严重降低锂离子电池的安全性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种阻燃锂离子电池隔膜及其制备工艺，以解决现有技术中的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种阻燃锂离子电池隔膜，包括，以质量百分比计，1％-20％的改性无机阻燃剂和80-99％的聚烯烃。

较优化的方案，所述改性无机阻燃剂，以质量百分比计，包括1-10％的改性剂和90-99％的无机阻燃剂。

较优化的方案，所述无机阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化钠、硫酸钡、硫酸镁中的任意一种或多种。

较优化的方案，所述改性剂为高级脂肪酸碱金属盐阴离子、烷基硫酸盐类阴离子、磺化丁二酸酯阴离子中的任意一种或多种。

较优化的方案，所述聚烯烃为聚乙烯和聚丙烯中的一种或者两种混合。

较优化的方案，所述隔膜的厚度为5-60μm；所述改性无机阻燃剂的粒径为10-300nm。

较优化的方案，一种阻燃锂离子电池隔膜的制备工艺，其特征在于：所述工艺包括如下步骤：

1)将改性剂、无机阻燃剂在混料机中均匀混合制得改性无机阻燃剂；将聚烯烃、改性无机阻燃剂在混料机中均匀混合制得聚烯烃粉料；将获得的聚烯烃粉料与石蜡油通过双螺杆同向挤出机熔融得到190-250℃的熔体；

2)将1)中得到的熔体进行铸片得到20-50℃的凝胶片，在50-130℃的环境下横向、纵向分别拉伸5-15倍，得到厚度为5-60μm的拉伸膜；

3)将2)中得到的拉伸膜经过萃取槽清洗拉伸膜中的石蜡油，再通过干燥清除萃取剂，然后热定型得到多层隔膜；

4)将3)中得到的多层隔膜进行卷绕、分切，得到隔膜；所得隔膜厚度为5-25μm。

较优化的方案，步骤1)中双螺杆同向挤出机的温度为150-250℃；步骤2)中铸片的温度为10-60℃；步骤3)中萃取剂采用二氯甲烷，热定型温度为100-150℃；步骤4)中收卷机速度为30-90米/分钟、分切机速度为100-200米/分钟。

较优化的方案，一种阻燃锂离子电池隔膜的制备工艺，其特征在于：所述工艺包括如下步骤：