[发明专利]锂离子电池复合隔膜及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池复合隔膜，其特征在于，所述锂离子电池复合隔膜包括基膜和涂覆在所述基膜一面或两面上的芳纶涂层，所述芳纶涂层包含改性芳纶和无机填料，其中，所述改性芳纶通过包括以下步骤的方法制得：在路易斯酸和第一有机溶剂的存在下，将芳纶原料与式I所示的氯代有机物进行卤代烷基化反应，再预凝固、水洗和干燥；

Cl(CH₂)_nR 式I

式I中，n表示1～5中的整数，R表示羟基或环氧乙基，

所述芳纶原料为对位芳纶；

所述水洗在水槽中进行，且当式I中的R表示羟基时，所述水槽为纯水水槽；当式I中的R表示环氧乙基时，所述水洗的过程为：先在碱性水溶液水槽中水洗，再在纯水水槽中水洗；

并且，所述锂离子电池复合隔膜的吸液速率≥1mm/min；吸液速率是在以碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯按照体积比为3∶1∶6组成的电解液中测得，测试时间t为30min时的电解液爬升的高度h，电解液的吸液速率为h/t，单位为mm/min。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池复合隔膜，其特征在于，所述对位芳纶的重均分子量为0.6万～8万。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池复合隔膜，其特征在于，所述氯代有机物选自2-氯乙醇、3-氯-1-丙醇、4-氯-1-丁醇、5-氯-1-戊醇和3-氯-1,2-环氧丙烷的中的至少一种；所述芳纶原料与所述氯代有机物的质量比为1∶(1～10)。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池复合隔膜，其特征在于，所述无机填料选自α-氧化铝、γ-氧化铝、勃姆石、碳酸钙、水滑石、蒙脱土、尖晶石、二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆、氧化镁、氧化钙、氧化铍、氢氧化镁、氢氧化钙和碳化硅中的至少一种；所述芳纶涂层中，所述无机填料的含量为40～80重量%。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池复合隔膜，其特征在于，所述基膜选自聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、聚乙烯/聚丙烯混合隔膜、聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯三层隔膜、聚酰亚胺隔膜和无纺布中的至少一种，所述基膜的孔隙率为30～60%。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池复合隔膜，其特征在于，所述基膜的厚度为4～16μm；所述芳纶涂层的厚度为1～5μm。

7.一种制备权利要求1-6中任意一项所述锂离子电池复合隔膜的方法，其特征在于，该方法包括：

（1）在路易斯酸和第一有机溶剂的存在下，将芳纶原料与氯代有机物进行卤代烷基化反应，制得改性芳纶，所述氯代有机物如式I所示：

Cl(CH₂)_nR 式I

式I中，n表示1～5中的整数，R表示羟基或环氧乙基；

（2）将所述改性芳纶、无机填料分散在第二有机溶剂中，制得改性芳纶浆料；

（3）将所述改性芳纶浆料涂覆在基膜的一面或两面上，依次经预凝固、水洗和干燥，在所述基膜表面形成芳纶涂层；

所述水洗在水槽中进行，且当式I中的R表示羟基时，所述水槽为纯水水槽；当式I中的R表示环氧乙基时，所述水洗的过程为：先在碱性水溶液水槽中水洗，再在纯水水槽中水洗。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述第一有机溶剂选自乙醇、正丙醇、异丙醇和正丁醇中的至少一种；所述路易斯酸选自AlCl₃、BF₃和ZnCl₂中的至少一种；所述芳纶原料与所述路易斯酸、所述第一有机溶剂用量的质量比为1∶(0.01～0.1)∶(4～7)；所述卤代烷基化反应的反应温度为60～90℃，反应时间不小于3h。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述第二有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和四甲基脲中的至少一种；

所述改性芳纶、所述无机填料和所述第二有机溶剂用量的质量比为1∶(1～4)∶(20～100)。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预凝固的过程包括：将涂覆后的基膜经过浓度梯度的凝固浴，凝固浴为所述第二有机溶剂与水的混合物；

盛有凝固浴的凝固槽的个数为两个，且两个凝固槽中第二有机溶剂的含量分别为35～50重量%、15～30重量%。