[发明专利]一种阻燃复合隔膜及其制备方法和二次电池

说明书

本发明提供一种阻燃复合隔膜及其制备方法和二次电池。所述阻燃复合隔膜包括基膜以及设置在基膜至少一侧的阻燃涂层；所述阻燃涂层中包括具有核壳结构的复合纳米纤维、低熔点聚合物和助剂；所述低熔点聚合物的熔点为95‑120℃。本发明提供的阻燃复合隔膜兼具良好的耐热稳定性、阻燃性和安全性的优势。

技术领域

本发明属于隔膜材料技术领域，具体涉及一种阻燃复合隔膜及其制备方法和二次电池。

背景技术

隔膜在影响锂离子电池的电化学性能和监测电池安全性方面发挥着重要作用。然而，当前的商用聚烯烃隔膜存在电解液亲和性差、离子电导率低、热稳定性差、极易燃烧且燃烧热贡献大等诸多缺点。

为了进一步提高电池的安全性能，现有技术中研究人员一方面将阻燃剂添加在隔膜的涂层中，以期获得改性后的商用隔膜。另一方面，采用具有阻燃效果的材料，降低电池发生热失控的风险。例如，CN111211274A公开了一种阻燃型锂离子电池隔膜，其利用水滑石类插层材料吸热量大，有利于降低燃烧时产生的高温，因此在较少添加量下达到高的阻燃效率。但在使用过程中水滑石类插层材料需要通过改性剂进行有机改性，以此增加和基膜的相容性，制备方法较为繁琐。

此外，CN109346648A公开了利用聚合后的凝胶与陶瓷颗粒以及阻燃剂进行复合，在电池受到外界冲击时，聚合后的胶体可以吸收电池产生的热量，降低电池冒烟、燃烧以及爆炸的风险，同时阻燃剂的添加可以进一步降低电池燃烧以及爆炸的风险。然而，上述凝胶的制备需要多步反应，并涉及多种组分的添加。同时，上述具有阻燃效果的隔膜的闭孔温度较高，无法在电池发生热失控时及时闭孔，造成隔膜热收缩，从而导致电池发生严重短路。

因此，在本领域中，亟需开发一种具有良好的阻燃效果的隔膜材料，同时其还能够在电池内部温度升高时，实现闭孔，阻断离子传输通道，避免正负极发生直接接触，从而避免热失控的发生。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种阻燃复合隔膜及其制备方法和二次电池。本发明提供的阻燃复合隔膜兼具良好的耐热稳定性、阻燃性和安全性的优势。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种阻燃复合隔膜，所述阻燃复合隔膜包括基膜以及设置在基膜至少一侧的阻燃涂层；

所述阻燃涂层中包括具有核壳结构的复合纳米纤维、低熔点聚合物和助剂；

所述低熔点聚合物的熔点为95-120℃。

本发明首先在阻燃涂层中加入低熔点聚合物以此降低隔膜的热闭孔温度，使其在受热时能够提前闭孔，并及时切断离子传输和中断电池反应避免温度继续上升，起到延缓热失控发生的作用；其次，使用的基膜能够增大隔膜的熔断温度，进而增大二者的温度差，从而改善隔膜整体的耐热稳定性和安全性，降低其在高温下的热收缩率，防止隔膜发生热收缩导致电池短路，延缓和防止热失控发生；最后，本发明通过添加具有核壳结构的复合纳米纤维阻燃剂，外壳熔化后释放阻燃剂，起到有效降低温度升高的速率以及阻燃的效果。综上可知，本发明提供的阻燃复合隔膜制备得到的电芯具有良好的抗热冲击能力，可有利于降低电池的热失控率。

在本发明中，所述低熔点聚合物的熔点为95-120℃，例如可以为95℃、97℃、100℃、102℃、105℃、107℃、110℃、112℃、115℃、118℃、120℃。

在本发明中，通过控制低熔点聚合物的熔点，使得阻燃复合隔膜具有较低的热闭孔温度，能够在受热时提前闭孔以此切断离子传输，中断电池反应防止温度继续上升，起到延缓电池发生热失控的作用。

优选地，所述具有核壳结构的复合纳米纤维包括阻燃剂内核以及包覆在阻燃剂内核表面的聚合物外壳。