高强度复合隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供具有高的抗拉强度并且可以允许优良的电池循环性能的复合隔膜及其制备方法,该复合隔膜包括聚合物隔膜和在所述聚合物隔膜的至少一侧的涂层，所述聚合物隔膜包含50‑80重量%的聚合物基体、5‑15重量%的陶瓷粉末、14‑30重量%的粘结剂和1‑5重量%的增塑剂。

High strength composite diaphragm and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
高强度复合隔膜及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池
,涉及一种高强度隔膜及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池由于其各方面的优异性能，已经成为了市场上广泛使用的新一代电池。其中，锂电池隔膜是二次锂电池的重要组成部分。它置于正负极之间，起到了让离子在正负极之间自由通过的同时不让电子通过，防止电池短路。为了提升隔膜的性能，通常在聚烯烃隔膜上涂覆涂层，然而，目前的涂覆隔膜普遍存在与涂层结合强度不够，涂层容易脱落，并且整体强度不够的问题，特别是在应用于锂离子动力电池大功率充放电时，从而影响锂电池的安全性和循环性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供具有高的抗拉强度并且可以允许优良的电池循环性能的复合隔膜及其制备方法。为了达到上述目的，本专利技术提供以下技术方案：<1>一种复合隔膜，其包括聚合物隔膜和在所述聚合物隔膜的至少一侧的涂层，所述聚合物隔膜包含50-80重量％的聚合物基体、5-15重量％的陶瓷粉末、14-30重量％的粘结剂和1-5重量％的增塑剂。<2>根据<1>所述的复合隔膜，其中所述陶瓷粉末选自碳化硅、氧化钛、氮化硅、氮化硼或它们的任意混合物。<3>根据<1>所述的复合隔膜，其中所述粘结剂选自氯化聚乙烯、硬脂酸酯、甲苯基双脲基硅烷或它们的任意混合物。<4>根据<1>至<3>中任一项所述的复合隔膜，其中所述增塑剂选自聚乙二醇、聚邻苯二甲酸酯或它们的任意混合物。<5>一种锂离子电池，其包括正极、负极以及介于正极与负极之间的电解液和根据<1&gt;至<4>中任一项所述的复合隔膜。<6>一种用于制备上述复合隔膜的方法，该方法包括以下步骤：将陶瓷粉末、粘结剂和增塑剂加入到聚合物基体中以得到混合物；将所述混合物熔融混炼以得到母料；将所述母料挤出以形成挤出片材；将所述挤出片材冷却以制成凝胶片材；将所述凝胶片材在90℃-135℃进行纵向拉伸并且在100℃-140℃进行横向拉伸以得到拉伸后的片材；将所述拉伸后的片材干燥；将干燥后的片材在120℃-140℃进行横向拉伸；将横向拉伸后的片材在120℃-140℃同时或依次进行热固定和退火处理以得到聚合物隔膜；将涂布液涂布于所述聚合物隔膜的至少一侧以形成涂层；将所述涂层干燥以得到所述复合隔膜。<7>根据<6>所述的方法，其中所述陶瓷粉末选自碳化硅、氧化钛、氮化硅、氮化硼或它们的任意混合物。<8>根据<6>所述的方法，其中所述粘结剂选自氯化聚乙烯、硬脂酸酯、甲苯基双脲基硅烷或它们的任意混合物。<9>根据<6>至<8>中任一项所述的方法，其中所述增塑剂选自聚乙二醇、聚邻苯二甲酸酯或它们的任意混合物。有益效果本专利技术通过将陶瓷粉体掺杂进聚合物隔膜中，形成了聚合物基体-陶瓷复合体，从而大大增强了聚合物隔膜的抗拉强度以及与表面涂覆层之间的结合强度，从而赋予锂离子电池优良的安全性能和循环性能。具体实施方式根据本专利技术的复合隔膜包括聚合物隔膜和在所述聚合物隔膜的至少一侧的涂层，所述聚合物隔膜包含50-80重量％的聚合物基体、5-15重量％的陶瓷粉末、14-30重量％的粘结剂和1-5重量％的增塑剂。在本专利技术的复合隔膜的实施方案中，所述陶瓷粉末可以选自碳化硅、氧化钛、氮化硅、氮化硼或它们的任意混合物。在本专利技术的复合隔膜的实施方案中，所述聚合物基体可以选自聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或它们的任意混合物。在本专利技术的复合隔膜的实施方案中，所述增塑剂可以选自聚乙二醇、聚邻苯二甲酸酯如聚邻苯二甲酸二丁酯或它们的任意混合物。在本专利技术的复合隔膜的实施方案中，所述粘结剂可以选自氯化聚乙烯、硬脂酸酯、甲苯基双脲基硅烷或它们的任意混合物。根据本专利技术，涂层可以位于聚合物隔膜的一侧或两侧。涂层可以包含陶瓷粉末和粘结剂。涂层中的陶瓷粉末可以与聚合物隔膜中的陶瓷粉末相同或不同，例如，该陶瓷粉末可以选自氧化锆、氧化铝或它们的任意混合物。陶瓷粉末可以占所述涂层的70-90重量％。涂层中的粘结剂可以与聚合物隔膜中的粘结剂相同或不同，例如，可以选自季戊四醇硬脂酸酯等。该粘结剂可以占所述涂层的10-30重量％。根据需要，涂层还可以包含抗氧化剂、稳定剂、表面活性剂或其组合等。根据本专利技术的用于制备复合隔膜的方法包括以下步骤：将陶瓷粉末、粘结剂和增塑剂加入到聚合物基体中以得到混合物；将所述混合物熔融混炼以得到母料；将所述母料挤出以形成挤出片材；将所述挤出片材冷却以制成凝胶片材；将所述凝胶片材在90℃-135℃进行纵向拉伸并且在100℃-140℃进行横向拉伸以得到拉伸后的片材；将所述拉伸后的片材干燥；将干燥后的片材在120℃-140℃进行横向拉伸；将横向拉伸后的片材在120℃-140℃同时或依次进行热固定和退火处理以得到聚合物隔膜；将涂布液涂布于所述聚合物隔膜的至少一侧以形成涂层；将所述涂层干燥以得到所述复合隔膜。根据本专利技术的方法的实施方案，关于陶瓷粉末的类型，聚合物基体的类型，增塑剂的类型和粘结剂的类型与上述复隔膜中的详细描述相同。在所述混合物中，所述聚合物基体占50-80重量％，所述陶瓷粉末占5-15重量％，所述粘结剂占14-30重量％并且所述增塑剂占1-5重量％。根据本专利技术的方法的实施方案，使用混炼装置将所述混合物熔融混炼以得到母料。熔融混炼的温度在130-250℃的范围内，时间在30-60min的范围内。根据本专利技术的方法的实施方案，使用挤出机将所述母料挤出以形成挤出片材。挤出的温度在130-250℃的范围内。根据本专利技术的方法的实施方案，利用流延铸片机将挤出片材冷却制成凝胶片材。冷却温度在10-25℃的范围内，冷却时间在10-25min的范围内。根据本专利技术的方法的实施方案，使用拉伸装置将所述凝胶片材在90℃-135℃进行纵向拉伸且在100℃-140℃进行横向拉伸。纵向拉伸拉伸倍率为3-8倍，且横向拉伸倍率为4-9倍。根据本专利技术的方法的实施方案，将所述拉伸后的片材在80-100℃的温度范围内干燥30-60min时间。根据本专利技术的方法的实施方案，使用拉伸装置将干燥后的片材在120℃-140℃以1.5倍以下的拉伸倍率进行横向拉伸。根据本专利技术的方法的实施方案，将横向拉伸后的片材在120℃-140℃同时或依次进行热固定和退火处理，热固定和退火处理时间分别为10-30min和15-35min。根据本专利技术的方法的实施方案，涂布液可以在溶剂如有机溶剂中加入陶瓷粉末和粘结剂而形成。涂布液还可以包含抗氧化剂、稳定剂、表面活性剂或其组合等。涂布液中的陶瓷粉末与粘结剂可以与用于制备聚合物隔膜的混合物中的陶瓷粉末与粘结剂相同或不同，例如，陶瓷粉末可以选自氧化锆、氧化铝或它们的任意混合物，粘结剂可以选自季戊四醇硬脂酸酯等。陶瓷粉末可以占所述除溶剂之外的涂布液的70-90重量％。粘结剂可以占所述除溶剂之外的涂布液的10-30重量％。根据需要，涂层还可以包含抗氧化剂、稳定剂、表面活性剂或其组合等。可以使用涂覆机将涂布液涂敷在聚合物隔膜的至少一侧。涂敷方法包括棒涂、刮涂、幕涂、喷涂等。根据本专利技术的方法的实施方案，将所述涂层在120-180本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合隔膜，其包括聚合物隔膜和在所述聚合物隔膜的至少一侧的涂层，所述聚合物隔膜包含50‑80重量%的聚合物基体、5‑15重量%的陶瓷粉末、14‑30重量%的粘结剂和1‑5重量%的增塑剂。

【技术特征摘要】
1.一种复合隔膜，其包括聚合物隔膜和在所述聚合物隔膜的至少一侧的涂层，所述聚合物隔膜包含50-80重量%的聚合物基体、5-15重量%的陶瓷粉末、14-30重量%的粘结剂和1-5重量%的增塑剂。2.根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于所述陶瓷粉末选自碳化硅、氧化钛、氮化硅、氮化硼或它们的任意混合物。3.根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于所述粘结剂选自氯化聚乙烯、硬脂酸酯、甲苯基双脲基硅烷或它们的任意混合物。4.根据权利要求1至3中任一项所述的复合隔膜，其特征在于所述增塑剂选自聚乙二醇、聚邻苯二甲酸酯或它们的任意混合物。5.一种锂离子电池，其包括正极、负极以及介于正极与负极之间的电解液和根据权利要求1至4中任一项所述的复合隔膜。6.一种用于制备权利要求1所述的复合隔膜的方法，该方法包括以下步骤：将陶瓷粉末、粘结剂和增塑剂加入到聚合物基体中以得到混合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：高保清，陈红辉，舒均国，陈立新，杨天乐，毛冬琪，
申请(专利权)人：湖南中锂新材料有限公司，湖南中锂新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43