一种锂离子电池隔膜及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种高分子材料塑料薄膜，特别设及一种裡离子电池隔膜及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 裡离子电池隔膜的闭孔温度和破膜温度对电池的安全性有重要的影响，一般来 说，闭孔温度低可防止电池内部热失控进一步加剧，破膜温度高可防止隔膜在高温下融化 或破裂而造成大面积短路。因此破膜温度和闭孔温度的差值是衡量电池的安全性重要指 标，在不影响其他性能的前提下，差值越大电池的安全性就越高。裡离子电池隔膜的闭孔温 度和破膜温度取决于选用的制膜原材料，W聚締姪隔膜为例，湿法PE隔膜的闭孔温度一般 在120°C~130°C，破膜温度一般在140~150°C;干法PP隔膜的闭孔温度一般在150~160°C， 破膜温度一般在170~180°C。两种材料的破膜温度和闭孔温度差值为10~30°C，对电池的 安全性存在巨大的隐患并限制其使用。目前美国Celgard公司的PP/PE/PPS层膜虽然在 135°C具有闭孔作用同时保持PP隔膜的破膜温度，但隔膜的高温热收缩受到PE层的影响很 大，150°C/30min的热收缩率约35~40% ;另外也有人提出在湿法阳隔膜上涂覆一层氧化侣 涂层，虽然可W提高135°C的热收缩，但到140°C隔膜依然会融化，而且闭孔温度也会提高。
[0003] 此外，裡离子电池在生产和使用过程中，由于裡离子电池的隔膜和正负极片的表 面摩擦力小，在外力作用下容易造成隔膜和极片发生错位移动，严重的甚至导致短路的发 生，给裡离子电池的安全性带来隐患。
【发明内容】
[0004] 为了解决现有裡离子电池的隔膜安全性差和与极片容易发生错位移动等技术问 题，本发明的首要目的在于提供一种安全性高，且对极片有良好粘接作用的裡离子电池隔 膜。
[0005] 本发明的另一目的是提供上述裡离子电池隔膜的制备方法。
[0006] 本发明是通过W下技术方案实现的： 一种裡离子电池隔膜，包括隔膜基材，在隔膜基材的至少一个表面上涂布有聚締姪包 覆无机纳米材料的包覆体涂层，在所述聚締姪包覆无机纳米材料的包覆体涂层的表面或者 隔膜基材的另一表面同时涂布有有机高分子涂层，所述聚締姪包覆无机纳米材料的包覆体 涂层的涂布厚度为1~6皿1，所述有机局分子涂层的涂布厚度为1~4皿1。
[0007] 其中，所述聚締姪包覆无机纳米材料的包覆体涂层的聚締姪选自己締共聚物、聚 己締、聚丙締的一种或几种；所述己締共聚物选自己締-丙締共聚物、己締-了締共聚物、己 締-醋酸己締共聚物的一种或几种，所述聚己締选自交联聚己締、超高分子量聚己締、氧化 聚己締、高密度聚己締、中密度聚己締、低密度聚己締的一种或几种，所述聚丙締选自无规 共聚聚丙締、嵌段共聚聚丙締、均聚聚丙締的一种或几种。
[0008] 其中，所述聚締姪包覆无机纳米材料的包覆体涂层的无机纳米材料选自氧化侣、 氧化错、二氧化铁的一种或几种。
[0009] 其中，所述有机高分子涂层的有机高分子选自聚偏氣己締、聚偏氣己締-六氣丙 締共聚物、聚己締化咯烧酬的一种或几种。
[0010] 其中，所述隔膜基材选自聚締姪隔膜。
[0011] 其中，所述聚締姪包覆无机纳米材料的包覆体涂层的聚締姪能起到闭孔作用的温 度为95~140 °C。
[0012] 其中，所述締姪包覆无机纳米材料的包覆体涂层的无机纳米材料能将破膜温度提 高至200~253 °C。
[0013]其中，所述有机高分子涂层的有机高分子材料在电池生产过程中能够将隔膜与极 片的180°C剥离强度提高至80~260N/m。
[0014] 涂布上述两种涂层后的隔膜对比于空白基材的透气度增加数值控制在 lOOs/lOOmlW内。
[0015] 上述裡离子电池隔膜的制备方法，包括如下步骤： a) 聚締姪包覆无机纳米材料的包覆体的制备：将重量百分比为50~70wt%的聚締姪、重 量百分比为28~48wt%的无机纳米材料和1~3%的有机娃改性聚離在双层乳化揽拌缸混合均 匀，在揽拌的状态下利用电加热方式将温度升至170~190°C，待聚締姪完全融化后开启高速 乳化机，利用强大的剪切力作用将无机纳米材料在聚締姪烙融体中均匀分散，然后由高压 累经底部喷嘴喷入粉体储罐，储罐的粉末经过振动筛分级处理后得到0. 5~1. 0化的微球状 聚締姪包覆无机纳米材料的包覆体； b) 将步骤a)得到的聚締姪包覆无机纳米材料的包覆体配制成聚締姪包覆无机纳 米材料的包覆体涂料，该涂料的重量百分配比为；20~40%的包覆体、1~3%的丙締酸树脂、 0. 3~0. 7%的有机硅油、1~2%的聚氧己締基離、0. 3~0. 85%的哲丙基纤维素钢和余量的去离 子水；同时将有机高分子配制成有机高分子涂料，该涂料的重量百分配比为；1〇~30%的有 机高分子、0. 3-0. 5%的了苯乳液、0. 4~0. 8%的丙締酸树脂、0. 8~1. 2%的聚離改性聚有机娃 氧烧、0. 1~0. 2%的駿甲基纤维素钢和余量的去离子水； C)将步骤b)得到的聚締姪包覆无机纳米材料的包覆体涂料利用微凹版涂布机涂布在 隔膜基材的至少一个表面或者分别涂布在隔膜基材双表面；利用漉式烘干装置将涂布好的 隔膜进行烘干，烘干温度为40~70°C，传动漉速度为5~30米/分钟； d)将步骤b)得到的有机高分子涂料利用微凹版涂布机涂布在步骤C)得到的聚締姪包 覆无机纳米材料的包覆体涂层的表面或者同时涂布在隔膜基材的另一表面，利用漉式烘干 装置将涂布好的隔膜进行烘干，烘干温度为40~70°C，传动漉速度为5~30米/分钟；即得裡 离子电池隔膜。
[0016] 本发明与现有技术相比，具有如下有益效果： 1)本发明的裡离子电池隔膜由于在隔膜基材上涂布有聚締姪包覆无机纳米材料的包 覆体涂层，能起到降低闭孔温度的作用，从而可W防止热失控加剧，当裡离子电池内部的温 度达到闭孔温度能在第一时间切断电流通过，起到保护裡离子电池的作用，同时能起到提 高破膜温度的作用，从而保证该隔膜在200~250°C高温下烘烤10分钟后仍能保持完整膜 形态，无烙融或破裂现象，有效防止高温时裡离子电池的正、负极大面积接触而引起严重短 路，且高温热收缩率小，在150°C烘烤1小时后的热收缩率小于5%。
[0017] 2)本发明的裡离子电池隔膜通过在聚締姪包覆无机纳米材料的包覆体涂层的表 面或者隔膜基材的另一表面同时涂布有有机高分子涂层，保证隔膜与极片的180°C剥离强 度>80N/m，可避免隔膜在生产或使用过程中隔膜和极片出现错位移动的现象。
【具体实施方式】
[0018] 下面通过【具体实施方式】来进一步说明本发明，W下实施例为本发明较佳的实施方 式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
[001引 实施例1 所用的隔膜基材；选用佛山市盈博莱科技有限公司生产的20um干法PP膜，其透气率 为310s/100ml，150°C/比的热收缩率为18. 0%;聚締姪：选用105°C能起到闭孔作用的己 締-丙締共聚物；无机纳米材料；选用氧化侣；有机高分子；选用聚偏氣己締。
[0020] -种裡离子电池隔膜的制备方法，包括如下步骤： a)己締-丙締共聚物包覆氧化侣的包覆体的制备；将重量百分比为50~70wt%的己 締-丙締共聚物、重量百分比为28~48wt%的氧化侣和1~3%的有机娃改性聚離在双层乳化 揽拌缸混合均匀，在揽拌的状态下利用电加热方式将温度升至170~190°C，待己締-丙締共 聚物完全融化后开启高速乳化机，利用强大的剪切力作用将氧化侣在己締-丙締共聚物烙 融体中均匀分散，然后由高压累经底部喷嘴喷入粉体储罐，储罐的粉末经过振动筛分级处 理后得到0. 8化的己締-丙締共聚物包覆氧化侣的包覆体； b)将步骤a)得到的己締-丙締共聚物包覆氧化侣的包覆体配制成己締-丙締共聚物包 覆氧化侣的包覆体涂料，该涂料的重量百分配比为；20~40%的己締-丙締共聚物包覆氧化 侣的包覆体、1~3%的丙締酸树脂、0. 3~0. 7%的有机硅油、1~2%的聚氧己締基離、0. 3~0. 85% 的哲丙基纤维素钢和余量的去离子水；同时将聚偏氣己締配制成聚偏氣己締涂料，该涂料 的重量百分配比为；10~30%的聚偏氣己締、0. 3-0. 5%的了苯乳液、0. 4~0. 8%的丙締酸树脂、 0. 8~1. 2%的聚離改性聚有机硅氧烷、0. 1~0. 2%的駿甲基纤维素钢和余量的去离子水； C)将步骤b)得到的己締-丙締共聚物包覆氧化侣的包覆体涂料利用微凹版涂布机涂 布在20um干法PP单向拉伸膜的单面；利用漉式烘干装置将涂布好的隔膜进行烘干，烘干温 度为40~70°C，传动漉速度为5~30米/分钟； d)将步骤b)得到的聚偏氣己締涂料利用微凹版涂布机涂布在步骤C)得到的己締-丙 締共聚物包覆氧化侣的包覆体涂层的表面，利用漉式烘干装置将涂布好的隔膜进行烘干， 烘干温度为40~70°C，传动漉速度为5~30米/分钟；即得单面涂布的聚偏氣己締/己締-丙 締共聚物包覆氧化侣的包覆体/PP裡离子电池隔膜；其中己締-丙締共聚物包覆氧化侣的 包覆体涂料对应的涂布厚度分别为0. 8um、l. 0um、4. 0um、6. 0um、7.Oum;聚偏氣己締涂层的 涂布厚度分别为 0. 8um、l. 0um、2. 0um、4. 0um、5.Oum。
[0021] 将上述得到的五种单面涂布的聚偏氣己締/己締-丙締共聚物包覆氧化侣的包覆 体/PP裡离子电池隔膜，经过105°C烘烤10s，测试烘烤后的透气率、破膜温度、热收缩率和 与极片