一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法技术

本申请公开了一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法。本申请的锂离子电池复合隔膜，包括至少两层平行层叠的干法单向拉伸隔膜，并且，相邻两层的单向拉伸隔膜中，一层为MD方向，另一层为TD方向，MD方向和TD方向相互垂直。本申请的复合隔膜，创造性的将一层为MD方向，另一层为TD方向的干法单向拉伸隔膜复合在一起，使其优势互补，使得复合隔膜具有双向拉伸强度高的优点，可更好适应电池全自动化高速卷绕，不易撕裂。本申请的复合隔膜由于两层不同方向的干法单向拉伸隔膜复合，使其具有特殊的孔径、孔隙率和曲折度等独特孔结构，避免电池卷绕过程中无机颗粒对隔膜的破坏，为锂离子电池提供了一种新的综合性能好的复合隔膜。

Composite diaphragm for lithium ion battery and preparation method thereof

The invention discloses a composite diaphragm of lithium ion battery and a preparation method thereof. The application of the lithium ion battery composite diaphragm, including at least two layers of parallel laminating dry process uniaxial tension diaphragm, and the two adjacent uniaxial tension diaphragm, one layer is MD direction, the other layer is TD direction, the MD direction and the TD direction perpendicular to each other. The application of the composite diaphragm, the creative one will be MD direction, the other is the TD direction of the dry method of unidirectional tensile diaphragm combined together to make its advantages complementary, so that the composite diaphragm has the advantages of high bidirectional tensile strength, and can better adapt to the full automation of the battery winding, not easy to tear. The composite diaphragm used in this application is composed of a special pore structure with special pore size, porosity and zigzag, which has special pore structure, porosity and zigzag in two different directions, so as to avoid the destruction of the inorganic particles to the diaphragm during the battery winding process, and provide a new composite diaphragm for the lithium ion battery.

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法
本申请涉及锂离子电池隔膜领域，特别是涉及一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法。
技术介绍
高能量密度是续驶里程提高的主要手段，拥有高能量密度的三元电池相比磷酸铁锂电池优势明显。锂离子电池隔膜是一种多孔膜，锂离子电池隔膜在锂离子电池中的主要作用是隔离电池正负极，防止电池内部短路；提供锂离子在充放电过程中的迁移的通道，允许锂离子通过；减少对电池效能不利的副作用。目前商业化适用于三元电池的隔膜主要包括干法单向拉伸隔膜、湿法双向拉伸隔膜。参见专利US5480745、JP2004323820湿法双向拉伸隔膜的制备工艺涉及将液态烃或一些小分子物质与聚烯烃树脂混合，加热熔融后，形成均匀的混合物，然后降温进行相分离，压制得膜片，再将膜片加热至接近熔点温度，进行双向拉伸使分子链取向，最后保温一定时间，用易挥发物质洗脱残留的溶剂，制备出相互贯通的微孔膜材料。一般湿法双向拉伸工艺具备更为优异的双向拉伸强度，更适用于三元电池，但由于需要溶剂萃取，存在至今无法解决的环保问题，致使欧洲国家目前主流的生产商已经弃用湿法工艺生产，也少有相关研究报道。干法单向拉伸隔膜的制备工艺涉及通过生产硬弹性纤维的方法，制备出低结晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜，再高温退火获得高结晶度的取向薄膜，这种薄膜先在低温下进行拉伸形成微缺陷，然后在高温下使缺陷拉开，形成微孔。一般干法拉伸工艺不需增塑剂和萃取步骤，具有环保性。干法单向拉伸隔膜孔径均匀，热稳定性更好，但是，干法单向拉伸隔膜的TD方向强度不足，存在电池卷绕易撕裂问题。如何解决干法单向拉伸隔膜的TD方向强度不足，是提升干法单向拉伸隔膜综合性能的重要难题。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种新结构的锂离子电池复合隔膜及其制备方法。为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：本申请的一方面公开了一种锂离子电池复合隔膜，包括至少两层平行层叠的干法单向拉伸隔膜，并且，相邻两层的单向拉伸隔膜中，一层为MD方向，另一层为TD方向，MD方向和TD方向相互垂直。需要说明的是，本申请创造性的将MD方向的干法单向拉伸隔膜和TD方向的干法单向拉伸隔膜复合在一起，形成两层或多层的锂离子电池复合隔膜；一方面，使得本申请的锂离子电池复合隔膜具有干法膜的热稳定性好特点，在电池使用中不会因电池过热导致隔膜收缩引起电池短路；另一方面，MD方向的干法单向拉伸隔膜层保障了复合隔膜具有MD方向模量高，可以更好的适应电池的全自动化高速卷绕，而TD方向干法单向拉伸隔膜层保障了复合隔膜在TD方向收缩小，使得本申请的锂离子电池复合隔膜TD方向拉伸强度更高，隔膜不易撕裂。本申请的锂离子电池复合隔膜，创造性的将两个方向的干法单向拉伸隔膜复合在一起，实现了MD方向的干法单向拉伸隔膜和TD方向的干法单向拉伸隔膜，两者优势互补，使得锂离子电池复合隔膜具有双向拉伸强度高的优点，并且，两个方向的干法单向拉伸隔膜复合形成的隔膜具有特殊的孔径、孔隙率和曲折度等独特孔结构，可以避免电池卷绕过程中无机颗粒对隔膜的破坏，起到了1+1大于2的效果。本申请的锂离子电池复合隔膜，在不损失干法单向拉伸隔膜固有特性的同时，实现复合隔膜的各向同性。还需要说明的是，本申请中，MD方向和TD方向相互垂直是指，锂离子电池复合隔膜水平放置时，MD方向和TD方向在水平面的投影是相互垂直的。优选的，本申请的复合隔膜的厚度为40微米或以下的厚度。更优选的，复合隔膜的厚度为30微米或以下的厚度。更优选的，复合隔膜的厚度为20微米或以下的厚度。优选的，复合隔膜的孔隙率在30-70％之间。更优选的，所述复合隔膜的孔隙率在40-60％之间。更优选的，所述复合隔膜的孔隙率在42-55％之间。本申请的再一面公开了本申请的锂离子电池复合隔膜的制备方法，包括以下步骤，放卷：将两卷干法单向拉伸隔膜分别在隔膜放卷机构上放卷；其中，两卷干法单向拉伸隔膜的参数特征可以相同，也可以不同，具体的，根据生产工艺或者产品需求而定，在此不做限定；复合：将其中一卷干法单向拉伸隔膜旋转90度，使得一卷为MD方向，另一卷为TD方向，并且MD方向和TD方向相互垂直，按顺序叠放，裁切成相同尺寸后，在施加压力的情况下进行热辊压复合；收卷：将复合的隔膜在收卷机构上收卷；退火：将收卷的复合隔膜放入烘箱中进行退火处理以释放应力，从而制得所述锂离子电池复合隔膜。优选的，热辊压复合的温度为20～150℃，优选为30～100℃，更优选为50～80℃。优选的，热辊压复合的压力为5-80psi，优选为10-60psi，更优选为20-50psi；优选的，热辊压复合的速度为20～100米/分钟，优选为30～80米/分钟，更优选为45～60米/分钟。优选的，退火处理的温度为20～100℃，优选为30～80℃，更优选为50～70℃。优选的，退火处理的时间为0～10小时，优选为2～6小时，更优选为2～4小时。需要说明的是，本申请的一种实现方式中具体采用的是热辊压复合，将各层复合在一起；可以理解，本申请的复合隔膜，其制备方法并不局限于热辊压复合，其它的复合方式，例如粘合剂粘结复合、超声复合、红外复合等，同于可以用于本申请，具体的复合方法根据生产条件或产品需求而定，在此不做限定。由于采用以上技术方案，本申请的有益效果在于：本申请的锂离子电池复合隔膜，创造性的将一层为MD方向，另一层为TD方向的干法单向拉伸隔膜复合在一起，使其优势互补，使得锂离子电池复合隔膜具有双向拉伸强度高的优点，可以更好的适应电池的全自动化高速卷绕，而不易撕裂。本申请的锂离子电池复合隔膜由于两层不同方向的干法单向拉伸隔膜复合，使其具有特殊的孔径、孔隙率和曲折度等独特孔结构，避免电池卷绕过程中无机颗粒对隔膜的破坏，为锂离子电池提供了一种新的综合性能好的复合隔膜，同时，也为锂离子电池隔膜的研究提供了一种新的方案和策略。附图说明图1是本申请实施例中复合隔膜的其中一种结构示意图；图2是本申请实施例中复合隔膜的另外一种结构示意图；图3是本申请实施例中复合隔膜的另外一种结构示意图。具体实施方式干法单向拉伸隔膜现有的工艺和隔膜，但是，现有的生产或者研究报道中，基于各种原因，并没有将MD方向的干法单向拉伸隔膜和TD方向的干法单向拉伸隔膜复合在一起的研究报道或产品。本申请在对电池隔膜进行长期的生产实践和研究的过程中发现，将MD方向的干法单向拉伸隔膜和TD方向的干法单向拉伸隔膜制成复合隔膜，能够实现两种不同方向隔膜的优势互补，解决了各自工艺自身原因导致的隔膜固有缺陷，起到1+1大于2的效果。并且，本申请进一步研发了将MD方向的干法单向拉伸隔膜和TD方向的干法单向拉伸隔膜复合在一起的制备方法，通过本申请的制备方法，使得两种不同方向的隔膜能够有效的复合在一起，成为有机结合的整体，进而使得所制备的复合隔膜中各层能够优势互补起到1+1大于2的效果。本申请的制备方法提供了一种兼具环保性和双向拉伸强度良好的隔膜生产工艺，所制备的复合隔膜具有综合的双向拉伸强度高、热稳定性好、孔径均匀、安全性高等优点，特别适用于三元材料在锂电池。下面通过具体实施例和附图对本申请作进一步详细说明。以下实施例仅对本申请进行进一步说明，不应理解为对本申请的限制。实施例一本例使用的干法单向拉伸隔膜为深圳中兴创新材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池复合隔膜，其特征在于：包括至少两层平行层叠的干法单向拉伸隔膜，并且，相邻两层的单向拉伸隔膜中，一层为MD方向，另一层为TD方向，MD方向和TD方向相互垂直。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池复合隔膜，其特征在于：包括至少两层平行层叠的干法单向拉伸隔膜，并且，相邻两层的单向拉伸隔膜中，一层为MD方向，另一层为TD方向，MD方向和TD方向相互垂直。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：所述复合隔膜的厚度为40微米或以下的厚度；优选的，复合隔膜的厚度为30微米或以下的厚度；优选的，复合隔膜的厚度为20微米或以下的厚度。3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池复合隔膜，其特征在于：所述复合隔膜的孔隙率在30-70％之间；优选的，所述复合隔膜的孔隙率在40-60％之间；优选的，所述复合隔膜的孔隙率在42-55％之间。4.根据权利要求1-3任一项所述的锂离子电池复合隔膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，放卷：将两卷干法单向拉伸隔膜分别在隔膜放卷机构上放卷；复合：将其中一卷干法单向拉伸隔膜旋转90度，使得一卷为...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚坤，王哲，陆莉莉，王会娜，
申请(专利权)人：深圳中兴创新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44