[发明专利]高阻燃高机械强度高粘结的锂离子电池隔膜及制备方法

说明书

本发明提供高阻燃高机械强度高粘结的锂离子电池隔膜及制备方法，通过限定添加的组分成分及含量，配合工艺调整，制备的锂离子电池隔膜具有高阻燃性、高机械强度、高粘结性；原料中引入多孔Al(OH)₃纳米线与PVDF；制备多孔Al(OH)₃复合纳米线，通过限定六水合硝酸钴、六水合硝酸锌、氯化铝的比例对结构进行调控，得到稳定的更多的活性位点的多孔Al(OH)₃复合纳米线，使得隔膜中PVDF在多孔Al(OH)₃复合纳米线上的负载具有持久牢固性，大幅提升隔膜对极片的粘接性和电解液浸润性；与其他组分如PVDF等协同提升了隔膜的力学性能；镍、钴、磷的引入，与Al(OH)₃协同提升隔膜的阻燃性；在制备中采用同轴复合静电纺丝工艺，构建仿玫瑰花瓣的微纳米网状胶层膜，延长电池的使用寿命。

技术领域

本发明涉及电池隔膜领域，具体是高阻燃高机械强度高粘结的锂离子电池隔膜及制备方法。

背景技术

锂离子电池因其高能量密度、循环寿命长，作为新型的二次电池的应用范围被不断扩展，被大量应用于储能、动力汽车、便携式电子装置中。隔膜是锂离子电池的重要组成部分，有效防止正、负极接触发生短路，对锂电池的安全性具有非常重要的意义，因此，随着锂离子电池市场需求的增长，对锂离子电池隔膜的性能有更高的要求。

目前使用最为广泛的锂离子电池隔膜是聚烯烃隔膜，但是市场上现有的聚烯烃隔膜存在以下缺点：(1)亲电解液性能不足、对极片粘接性能差，导致电池出现硬度差、循环性能差、热稳定性能低、极片与隔膜界面不稳定、不利于加工与运输等一系列问题；(2)抗穿刺能力差、机械强度低，容易被刺穿，导致电池正负极接触，造成短路；(3)聚烯烃熔点低，在电池存在热失控时隔膜容易发生破膜，导致热失控加剧，甚至导致电池燃烧、爆炸。

发明内容

本发明的目的在于提供高阻燃高机械强度高粘结的锂离子电池隔膜及制备方法，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：

高阻燃高机械强度高粘结的锂离子电池隔膜的制备方法包括以下步骤：

S1：选取聚烯烃隔膜为基膜；

S2：将分散剂、PVDF粉体、多孔Al(OH)₃纳米线，在超纯水预混10-30min；加入增稠剂继续搅拌20-60min；加入粘结剂继续搅拌30-50min；加入润湿剂、消泡剂搅拌20-40min，过滤，得到胶层浆料；

S3：采用微凹版辊涂布工艺，将所制得的胶层浆料辊涂于聚烯烃隔膜两侧，单侧涂层厚度为3μm，经过65℃烘烤后收卷，形成基膜，得到高阻燃高机械强度高粘结的锂离子电池隔膜。

进一步的，以质量份数计，胶层中各组分含量为：0.6-1.6份分散剂、5-10份PVDF粉体、20-40份多孔Al(OH)₃纳米线、7-10份增稠剂、2-4份粘结剂、0.2-0.5份润湿剂、0.05-0.2份消泡剂。

进一步的，多孔Al(OH)₃纳米线的制备包括以下步骤：将硫酸铝、尿素和超纯水混合搅拌，加热至88-92℃反应12h；抽滤，用无水乙醇水洗，得到滤饼；将滤饼置于50-60℃真空干燥，升温至115-120℃保温140min，冷却至20-25℃，得到多孔Al(OH)₃纳米线。

进一步的，硫酸铝、尿素的质量比为(15-16):(29-30)；硫酸铝与超纯水的质量体积比为(15-16)g：250ml。

进一步的，真空干燥的真空度为0.08Mpa。

进一步的，升温速率为2-5℃/min。