[发明专利]一种复合隔膜及其制造方法

说明书

一种复合隔膜及其制造方法。复合隔膜主要包括高分子量聚乙烯‑癸二酸二辛酯为主要原料经铸片后双向热拉伸强化得到的高强度的含油基膜(A)，在含油基膜(A)的表面单面复合超细纤维熔喷布形成的具有压缩弹性的微多孔层(B)；在未经萃取的状态下将厚度介于5‑16微米的含油基膜(A)与超细纤维熔喷布进行热压复合形成具有压缩弹性的微多孔层(B)；具有压缩弹性的微多孔层(B)的孔隙率控制在70％±15％；在室温环境条件下，对复合隔膜施加0.25MPa压强并保压1小时，然后将压力释放，经压缩/释放循环5000次后，复合隔膜的厚度可以弹性恢复到不低于初始值(T₀)的80％，本发明的复合隔膜具有经济性并能提高锂离子电池的寿命和安全性。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，尤其是动力电池及储能电池中使用的关键隔膜材料及其制造方法。

背景技术

锂离子电池以其能量密度高，无记忆效应，广泛应用于手机、笔记本电脑、电动汽车、储能等领域，目前作为移动能源的动力电池和固定位置使用的储能用电池均要求提高循环寿命和安全性。

部分企业生产的动力电池或储能电池为了提高能量密度，在电芯的负极活性材料中掺混入硅系材料的纳米线或硅系材料的纳米颗粒，由于充电时硅系材料的巨大体积膨胀，常常会出现隔膜被局部微刺穿形成的微短路，影响电池的自放电和一致性，严重地甚至导致短路发热、着火爆炸等恶性事故；常规动力或储能锂离子电池主流使用湿法PE基膜加上陶瓷涂层复合隔膜或采用厚度25-30微米的干法PP隔膜；陶瓷涂层虽然有一定的抑制微短路的能力，但是这种陶瓷涂层复合隔膜在厚度方向基本不具备压缩弹性，无法适应充电时负极材料的体积膨胀，电芯内部应力积累和疲劳，常会导致极片的活性材料局部剥离，电池组的一致性和循环寿命还需要提升。干法PP隔膜由于横向强度低和容易撕裂，目前只能通过加大厚度至25微米以上，电池的抗微短路能力和安全性才能勉强接受，导致影响电池的能量密度和功率特性；干法PP隔膜同样没有压缩弹性功能，电池组的一致性和循环寿命还需要提升。

为适应充电时负极材料的体积膨胀、放电时负极材料出现体积收缩行为，在常规湿法PE基膜组合单面陶瓷涂层复合隔膜基础上有的电池厂家继续在隔膜的表面喷淋或印刷PVDF共聚物的点阵涂层，期望在吸收电解液后PVDF共聚物出现适度溶胀，形成凝胶态的弹性体以补偿和适应负极的体积膨胀/收缩行为；但是这种旋转喷涂或印刷的PVDF共聚物点阵很难做到微观分布均匀，电池还是会出现微短路、自放电等不一致问题，从而影响电池的循环寿命和安全性，另外与干法PP隔膜相比，这种湿法PE基膜组合陶瓷涂层及PVDF-HFP点阵复合隔膜的成本太高，越来越难以适应降低电池成本的市场趋势。

现有湿法PE隔膜的抗拉强度和抗撕裂及抗微短路性能均优于干法PP隔膜，湿法PE隔膜普遍采用石蜡油作为PE的高温相容剂，二者高温混炼后经热致相分离低温铸片，然后经双向热拉伸强化，在线二氯甲烷萃取，干燥后，继续进行二次横拉及热定型处理，湿法PE隔膜的生产流程长，生产线设备投资巨大，生产运行能耗高，另外还存在二氯甲烷溶剂及废气的排放和治理难题。湿法PE隔膜目前还不能单独用到需要5年以上长期使用寿命的动力电池和储能电池领域，因为PE存在高电压氧化逐渐强度降低的老化问题，因此普遍采用陶瓷涂层将PE与正极极片隔离开，导致湿法陶瓷涂层复合隔膜的成本远远高于干法PP的成本，市场竞争力不佳。

为克服现有技术的以上种种局限性，特提出本发明。

发明内容

本发明提出一种高性能兼具经济性的复合隔膜，能够自适应负极材料体积膨胀/收缩的具有压缩弹性的经济型的新型复合隔膜及其制造方法。