[发明专利]一种高强度高吸液率的锂离子电池隔膜及其制备方法

说明书

本发明涉及电池隔膜技术领域，公开了一种高强度高吸液率的锂离子电池隔膜及其制备方法。该隔膜包括以下原料：热塑性聚酯、聚乙二醇、大分子单体和高温引发剂；所述热塑性聚酯、聚乙二醇和大分子单体的重量份分别为45‑65份、30‑50份和5‑10份；所述高温引发剂的用量为大分子单体质量的0.3‑0.5%；所述大分子单体的分子链两端分别含有至少一个烯基。采用聚乙二醇作为造孔剂，能够在隔膜中形成开放的孔道，有利于提高隔膜的吸液率，使其具有更好的浸润性和离子传导能力；并且，通过在原料中添加分子链两端分别含有至少一个烯基的大分子单体和高温引发剂，能够提高隔膜的机械性能、抗穿刺能力和高温尺寸稳定性。

技术领域

本发明涉及电池隔膜技术领域，尤其涉及一种高强度高吸液率的锂离子电池隔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为公认的理想储能元件，在近几十年来取得了重大的进步，在便携式电子产品、电动汽车等大型储能领域做出了卓越的贡献。随着锂离子电池的大量应用，电池的安全性变得越来越重要和具有挑战性，然而电池事故的频发，比如韩国储能电站的火灾事故和几起因电池模块损坏导致的严重的电动汽车事故，阻碍了锂离子电池的发展。有效的材料设计可以提高电池的安全性，包括正极、负极、隔膜和电解液。

隔膜在电池装置中起着重要作用，隔膜作为一个物理屏障，可以隔绝电池正负极，避免直接接触，并容纳电解质以促进离子的穿梭。隔膜的失效将对电池的安全造成严重的威胁，高安全性隔膜应该具备以下特点：优异的耐热性，在高温下无明显的收缩；具有良好的机械强度；优越的化学相容性，对电解液具有良好的亲和性。因此，满足上述性能的高安全性隔膜应大力开发，甚至将其置于电池发展的最前沿。

现有的产业化隔膜主要以聚烯烃类隔膜为主，聚烯烃自身的特性使得受热时容易收缩，造成隔膜尺寸不稳定，同时闭孔温度和破膜温度较低，无法应对目前新能源电池市场的要求。聚酯类隔膜具有更好的耐热性，更高的机械拉伸强度，良好的电解液浸润性，以及更高的安全性，能够更好地满足动力电池的要求，正逐渐成为锂离子电池隔膜的研究热点。

公告号为CN103724951B的专利公开了一种二次锂电池用聚酯微孔隔膜及其制备方法，该隔膜的质量百分比组成为40-79％聚合物A、15-30％聚合物B、5-15％相容剂和1-15％成孔剂，其中，成孔剂是粒径为40～80nm的纳米二氧化硅。该专利采用物理发泡的方式在聚酯隔膜中形成微孔，能够增加隔膜的吸液率，提高其浸润性和离子传导能力，但同时，多孔结构的形成会造成隔膜的机械性能、抗穿刺能力和高温尺寸稳定性下降，并且，利用纳米二氧化硅物理成孔所形成的多为闭孔，对隔膜吸液率的提高效果有限。

发明内容

为了解决现有技术中多孔隔膜的吸液率有限，机械性能、抗穿刺能力和高温尺寸稳定性差的技术问题，本发明提供了一种高强度高吸液率的锂离子电池隔膜及其制备方法。本发明采用聚乙二醇作为造孔剂，并添加大分子单体和高温引发剂，能够提高隔膜的吸液率，同时使其具有较好的机械性能、抗穿刺能力和高温尺寸稳定性。

本发明的具体技术方案为：

第一，本发明提供了一种高强度高吸液率的锂离子电池隔膜，包括以下原料：热塑性聚酯、聚乙二醇、大分子单体和高温引发剂；所述热塑性聚酯、聚乙二醇和大分子单体的重量份分别为45-65份、30-50份和5-10份；所述高温引发剂的用量为大分子单体质量的0.3-0.5％；所述大分子单体的分子链两端分别含有至少一个烯基。

本发明采用聚乙二醇作为造孔剂，能够较好地分散到聚酯基体中，采用溶剂溶解的方式去除聚乙二醇后，即可在隔膜中成孔，通过这种方式形成的孔隙与外界连通，因而能够较好地增加隔膜的吸液率，提高其浸润性和离子传导能力。