[发明专利]一种耐高温隔膜、其干法制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种隔膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：1)将可纤维化聚合物粉体和耐高温聚合物混合，在剪切力的作用下使可纤维化聚合物粉体拉丝形成纤维，得到混合料；2)对所述混合料进行热压处理，至预设厚度，得到隔膜；其中，所述耐高温聚合物为在隔膜使用温度下稳定存在的聚合物。解决了现有PP、PE类聚烯烃材料不耐高温、电解液浸润性差的问题，以及现有隔膜制备成本高的问题。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，涉及一种隔膜、其制备方法和用途，尤其涉及一种耐高温隔膜、其干法制备方法和电池。

背景技术

随着新能源汽车的快速发展，对车用储能器件能量密度及安全性能的要求不断提升。具有比能量高、比功率高、循环性好、无环境污染等优点的锂离子电池被认为是最佳选择。预计到2025年，动力电池能量密度将达到500Wh/kg以上。而随着动力电池能量密度的不断提升，其安全性能也面临更加严峻的考验。此外近年来电子产品大量普及，作为其电源的锂电池，因具有质量轻、体积小、工作电压高、能量密度高、输出功率大、充电效率高和无记忆效应等优点，越来越受到重视。从而不可避免的对锂电池的安全性和性能的要求也有越来越高。

隔膜作为锂电池组成的重要构件，具有隔绝正负极片，防止短路和提供锂离子传输通道的作用。因此提高电池安全性能和降低隔膜生产成本是未来锂离子电池研究的主要目标之一。

目前市场化的锂电池隔膜均以聚丙烯(PP)或者聚乙烯(PE)为基材，有单一材料的膜，也有通过PP/PE/PP复合而成的多层隔膜。但是PP、PE类聚烯烃材料本身表面能较低及疏液特性，导致该类隔膜对电解液的浸润性较差，影响电池的循环寿命。另外，这两种材料的热变形温度较低(PP热变形温度在80-85℃，PP为100℃)，温度过高会发生比较严重的热收缩，因此该类隔膜不适用于高温环境，同时，隔膜作为电池安全运行中至关重要的一个部件，需在特殊情况下能保护电池的安全，特殊情况例如事故，刺穿，电池滥用时，隔膜局部破损或变形，会直接导致正负极接触，从而引发剧烈的电池反应造成电池的起火爆炸。

因此，为了提高锂离子电池的安全性，保证电池的安全平稳运行，需要寻找更加安全的隔膜体系。

CN101974828公开了一种采用静电纺丝制备的聚酰亚胺纳米纤维锂离子电池隔膜的技术，该技术制备的PI隔膜具有孔隙率高，耐高温等特性，但是静电纺丝工艺复杂，生产效率低，不利于工业大规模生产。

CN101645497A通过将聚酰胺酸溶液和成孔剂混合制备得到聚酰胺酸膜，再将膜通过非溶剂取出成孔剂，最后热亚胺化制备多孔聚酰亚胺锂电隔膜。该方案相比静电纺丝虽然相对提高了生产效率，但是实验过程中需要多步的化学反应，其中涉及长时间搅拌，干燥。成孔剂去除等多重步骤，很难保证所加单体恰好完成反应生成聚酰亚胺，且成孔剂是否去除干净也很难保证，另外，使用溶剂的过程中也会对实验人员及周边环境造成危害，不利用锂离子电池绿色环保的总体宗旨。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种隔膜、其制备方法和用途，尤其涉及一种耐高温隔膜、其干法制备方法和电池。解决了现有PP、PE类聚烯烃材料不耐高温、电解液浸润性差的问题，以及现有隔膜制备成本高的问题。

申请人在在先申请(申请号：202010723671.6)中提供了一种复合隔膜及其制备方法，利用热塑性聚合物在高速剪切下纤维化构建具有丰富孔隙的聚合物网络并用于分散填料，但是其不具有耐高温性能，当电芯在极端高温环境工作时，聚合物会达到玻璃化转变温度而发生弯曲，卷缩等形变，导致电芯正负极接触短路而发生燃烧、爆炸等危险。本专利采用PI类耐高温聚合物材料作为隔膜主体材料，大大提高了隔膜的温度适用范围，有效提高了电芯的使用安全性。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种隔膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：