[发明专利]一种高安全碳纳米管复合隔膜及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种高安全碳纳米管复合隔膜及其制备工艺，所述复合隔膜包括基膜和涂覆层，所述涂覆层渗透至基膜上表面并形成渗入层，所述渗入层为碳纳米管渗入层。本发明通过小粒径碳纳米管制得具有高润湿性能的水性浆料，将其涂布于基膜表面，利用涂覆层浆料的高润湿性和毛细作用，使得涂覆层浆料渗入基膜表面孔隙中并达到一定的厚度，烘干后碳纳米管在基膜表面及其内部孔隙中存留，利用碳纳米管具有优良的导热性，当电池内部温度急剧上升时，迅速将温度传递，使有基膜能够迅速接收温度，实现闭孔，减少时间上的延迟，及时阻隔发热反应的进行，提升电池的安全性，适合广泛推广与使用。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体为一种高安全碳纳米管复合隔膜及其制备工艺。

背景技术

锂电池是通过锂离子在正极和负极间的移动实现化学能向电能转换，锂离子电池有正极、负极、电解质和隔膜组成，在非水系二次电池中，隔膜在安全方面发挥着至关重要的作用，尤其是电池在内部温度急速升高的过程中，如果电池内部的有机高分子多孔膜在电池内部升温的过程中不能及时进行闭孔，阻碍电池内部产热反应的发生，电池则会迅速热失控，造成电池着火爆炸等安全事故，而传统的隔膜由于内部热量传入隔膜的表面时间不够迅速，会导致电池耐高温能力较差，引发安全事故。因此，我们提出一种高安全碳纳米管复合隔膜及其制备工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高安全碳纳米管复合隔膜及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种高安全碳纳米管复合隔膜，所述复合隔膜包括基膜和涂覆层，所述涂覆层渗透至基膜上表面并形成渗入层，所述涂覆层为碳纳米管涂覆层。

进一步的，所述涂覆层包括碳纳米管、粘结剂、润湿剂、分散剂。

进一步的，所述碳纳米管、粘结剂、润湿剂、分散剂的质量比为1:(0.05～0.40):(0.05～0.15):(0.1～0.3)。

进一步的，所述碳纳米管为单璧碳纳米管或者多壁碳纳米管，所述单璧碳纳米管的直径为0.75～3nm，所述单璧碳纳米管的长度为1～50μm，所述多壁碳纳米管的直径为2～20nm，所述粘结剂为丙烯酸类粘结剂。

进一步的，所述渗入层的厚度为0.1～0.5μm，所述复合隔膜的厚度为2～50μm。

进一步的，所述基膜为高分子多孔隔膜，所述基膜为聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、改性聚乙烯中的一种或多种。

一种高安全碳纳米管复合隔膜的制备工艺，包括以下步骤：

1)制备涂覆层浆料：

取去离子水加入分散剂混合，搅拌20～40min，加入碳纳米管搅拌混合，砂磨分散20～40min，加入粘结剂，搅拌45～75min，加入润湿剂，搅拌20～40min，制得涂覆层浆料；

2)制备复合隔膜：

取涂覆层浆料在基膜表面进行涂布，然后置于45～75℃烘烤，形成涂覆层，涂覆层浆料在基膜表面渗透形成渗入层，收卷制得复合隔膜。

进一步的，所述涂覆层浆料在基膜表面涂覆厚度为0.5-15μm。

在上述技术方案中，通过小粒径碳纳米管制得具有高润湿性能的水性浆料，在涂布于基膜表面后，利用所制涂覆层浆料的高润湿能力，通过毛细作用使得涂覆层浆料在基膜表面孔隙中渗入并达到一定的厚度，然后烘干，碳纳米管在基膜表面及其内部孔隙中存留，由于碳纳米管具有优良的导热性，当电池内部温度急剧上升时，碳纳米管将温度迅速传递，使有基膜能够迅速达到闭孔温度，减少时间上的延迟，及时阻隔发热反应的进行，提升电池的安全性。

进一步的，当基膜为改性聚乙烯时，具体步骤包括：

取聚乙烯制膜，得到高分子多孔薄膜；