一种耐温性安全锂离子电池隔膜制造技术

本实用新型专利技术公开了一种耐温性安全锂离子电池隔膜，包括聚烯烃层和复合在聚烯烃层上、下表面的第一陶瓷涂层，聚烯烃层上均匀设有通孔，通孔内壁上设有第二陶瓷涂层，孔隙率为40-55%；聚烯烃层厚为6～30μm；第一陶瓷涂层厚为1～10μm。采用本实用新型专利技术耐温性安全锂离子电池隔膜制造的锂离子电池具有较好的安全性，有效地解决了现有锂电池隔膜第一陶瓷涂层脱落、不耐温以及锂离子电池因隔膜造成的安全问题；该锂离子电池隔膜孔隙率高，具有很好的电解液润湿性、力学性能和耐温性能，同时还具有高温关断性能，厚度薄，利用本实用新型专利技术锂离子电池隔膜制造的电池具有较高的容量和快速充放电功能、较好的使用安全性能，可以广泛用于消费类锂离子电池和动力锂离子电池。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种耐温性安全锂离子电池隔膜，包括聚烯烃层和复合在聚烯烃层上、下表面的第一陶瓷涂层，聚烯烃层上均匀设有通孔，通孔内壁上设有第二陶瓷涂层，孔隙率为40-55%；聚烯烃层厚为6～30μm；第一陶瓷涂层厚为1～10μm。采用本技术耐温性安全锂离子电池隔膜制造的锂离子电池具有较好的安全性，有效地解决了现有锂电池隔膜第一陶瓷涂层脱落、不耐温以及锂离子电池因隔膜造成的安全问题；该锂离子电池隔膜孔隙率高，具有很好的电解液润湿性、力学性能和耐温性能，同时还具有高温关断性能，厚度薄，利用本技术锂离子电池隔膜制造的电池具有较高的容量和快速充放电功能、较好的使用安全性能，可以广泛用于消费类锂离子电池和动力锂离子电池。【专利说明】
本技术涉及一种耐温性安全锂离子电池隔膜。 一种耐温性安全锂离子电池隔膜
技术介绍
近年来由于聚烯烃锂离子电池隔膜是市场的主流，其材料本身不耐温的性能和制 造缺陷使得锂离子电池的使用安全性能受到质疑。因此，通过改进锂离子电池隔膜的性能 提高锂离子电池的安全性问题受到了越来越多的关注，国内外各大院校及相关研究所、锂 离子电池隔膜制造企业和锂离子电池制造单位掀起了一股突破锂离子电池隔膜安全性的 热潮，各种各样的里锂离子电池隔膜层出不穷：第一陶瓷涂层聚烯烃隔膜、耐温聚合物纤维 无纺布第一陶瓷涂层隔膜、PVDF涂层聚烯烃隔膜、PVDF隔膜等，除了第一陶瓷涂层隔膜已 经规模化生产之外，其余的都处于实验研发阶段，但第一陶瓷涂层隔膜的涂层工艺为：利用 现有的干法锂离子电池隔膜(单向拉伸PP、PE和双向异步拉伸PP、湿法双向同步拉伸PE隔 膜)在其上直接涂敷水溶性或油性纳米陶瓷溶液，低温烘干（40?60°C )，其结果为：由于聚 烯烃基础隔膜微孔孔径尺寸小，纳米陶瓷颗粒不能镶嵌在孔内圆周壁上，第一陶瓷涂层与 基材聚烯烃微孔隔膜不能形成一个机械锁合的有机的整体；尤其是所用粘合剂不能使陶瓷 与聚烯烃膜形成较强的结合界面，造成了第一陶瓷涂层部分脱落(涂层洞）或大面积脱落。 并且这种第一陶瓷涂层锂离子电池隔膜因为界面结合不牢在分切时产生很多粉末。最为严 重的问题是，这样的隔膜组装进电池内部后，涂层脱落，不仅没有提高锂离子电池隔膜的安 全性，反而因为脱落的陶瓷纳米粉片而影响了锂离子电池的电性能。所以直到目前为止，因 锂离子电池隔膜本身性能造成的锂离子电池安全问题依然没有解决，这是制约锂离子电池 制造水平的一个技术瓶颈。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种耐温性安全锂离子电池隔膜。 为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案如下： -种耐温性安全锂离子电池隔膜，包括聚烯烃层和复合在聚烯烃层上、下表面 的第一陶瓷涂层；聚烯烃层上均匀设有通孔，通孔内壁上设有第二陶瓷涂层，孔隙率为 40-55% ;聚烯烃层厚为6?30 μ m ;第一陶瓷涂层厚为1?10 μ m。 为了使纳米陶瓷涂层能够渗透进聚烯烃层微孔并与孔的圆周壁牢固结合，采用 本申请采用先萃取铸片后拉伸的双向同步拉伸湿法PE隔膜生产工艺，微孔孔径为0. 6? 1. 2 μ m〇 上述隔膜第一陶瓷涂层和聚烯烃层结合牢固、耐高温，具有很好的电解液润湿性、 力学性能和耐温性能，同时还具有高温关断性能，厚度薄，利用本技术锂离子电池隔膜 制造的电池具有较高的容量和快速充放电功能、较好的使用安全性能，可以广泛用于消费 类锂离子电池和动力锂离子电池。 聚烯经层厚为6?20 μ m ;第一陶瓷涂层厚为1?8 μ m。这样在降低厚度、减小成 本的同时，不影响隔膜的其它性能。 聚烯烃层厚为6?15 μ m ;第一陶瓷涂层厚为1?6 μ m。这样在保证隔膜性能的 同时，进一步减小了其性能。 聚烯烃层内均匀分散有无机颗粒；无机颗粒的质量为聚烯烃层质量的1-6%。这样 进一步提高了隔膜的电解液润湿性、力学性能和耐温性能。 聚烯烃层内均匀分散有直径为30?600nm的无机颗粒；无机颗粒的质量为聚烯烃 层质量的1-6% ;无机颗粒的直径优选为40?500nm。 聚烯烃层内均匀分散有抗氧剂颗粒，抗氧剂颗粒的质量用量为聚乙烯层质量的 0. 1?0. 5% ;这样不仅提高了隔膜的抗氧化性能，而且提高了隔膜的力学性能。 优选，聚烯烃层内均匀分散有粒径< 150μπι的抗氧剂颗粒，抗氧剂颗粒的质量用 量为聚乙烯层质量的0. 1?0. 5%。 通孔的形状为圆柱形，通孔孔径为280-330nm，第二陶瓷涂层的厚度为 0. 06-0. 12 μ m。这样可保证电池快速充放电功能、较好的使用安全性能。 通孔的形状为中间大两头小的麥核形；通孔中间部分最大内径为两头部分最小内 径的1. 5-3倍，两头部分最小内径为240-180mm。这样可大幅度提高隔膜的挂液能力。 上述聚烯烃层的原料包括：纳米分散剂、无机颗粒、抗氧剂、PTFE分散液、聚乙烯 粉和石錯油，所述抗氧剂的质量用量为聚乙烯粉质量的0. 1?0. 5% ;无机颗粒的质量用量 为聚乙烯粉质量的1?6% ;PTFE分散液的质量用量为聚乙烯粉质量的0?30% ;聚乙烯粉的 质量用量为石蜡油质量的5?40% ;纳米分散剂与无机颗粒的质量比为（1 :20)?（1 :90); PTFE分散液的固含量为50?60%。 申请人:经研究发现：通过将聚烯烃层的原料中加入纳米分散剂和PTFE分散液可 使聚烯烃层的原料得到更加充分的分散，各物料之间起到了意料不到的协同效应，等得到 均匀稳定的分散体，为制备聚烯烃层打下很好的基础，且所得聚烯烃层与第一陶瓷涂层有 着很好的粘附效应，二者能形成一个稳定的整体，使用过程中不存在脱落现象，有效延长了 隔膜的使用寿命。 为了能使原料部分分散的更加均匀彻底，同时进一步增强各物料之间的协同效 应，纳米分散剂为全氟羧酸、全氟聚醚、硬脂酸、十二烷酸、焦磷酸钠、偏磷酸钠、水玻璃、醇 类、长链脂肪酸、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基本磺酸钠、聚合物电解质或高分子分散 剂中一种或两种以上任意配比的混合物。 为了进一步增强分散效果，上述高分子分散剂为九水合硅酸钠、聚丙烯酰胺、聚甲 基丙烯酸、聚甲基丙烯酸铵、甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸丁酯中一种或两种以上任意配比的 混合物。 无机颗粒为三氧化二铝、二氧化钛、氧化锆、氧化硅、氧化铈、碳酸钙或沸石中一种 或两种以上任意配比的混合物，无机颗粒直径为30?600nm，较好的是40?500nm，最好的 是 40 ?400nm。 所述聚乙烯粉为高密度聚乙烯或超高分子量聚乙烯或两者任意配比的混合物；抗 氧剂粒径< 150 μ m。 所述聚乙烯粉粒径彡100 μ m，较好的是彡80 μ m，最好的是彡60 μ m，分子量为 100?400万，较好的是110?380万，最好的是130?360万；抗氧剂粒径< 120 μ m，最好 的是< 100 μ m。 为了达到更好的分散效果，PTFE分散液的粒径为100?500nm，较好的是100? 400nm，最好的是100?300nm。 上述耐温性安全锂离子电池隔膜的制备方法，包括顺序相接的如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐温性安全锂离子电池隔膜，其特征在于：包括聚烯烃层和复合在聚烯烃层上、下表面的第一陶瓷涂层；聚烯烃层上均匀设有通孔，通孔内壁上设有第二陶瓷涂层，孔隙率为40‑55%；聚烯烃层厚为6～30μm；第一陶瓷涂层厚为1～10μm。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋尚军，白耀宗，范凌云，费传军，赵东波，黄箭玲，董浩宇，周群，郭晓蓓，吴涛，朱平，黎鹏，
申请(专利权)人：中材科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32