一种叠涂复合锂离子电池隔膜及其制备方法技术

一种叠涂复合锂离子电池隔膜及其制备方法，所述隔膜是由一种或多种涂覆浆料混合制备的具有一层或多层结构的多孔隔膜；所述多孔隔膜的成分包括：30-100份聚合物材料，0-70份无机粉体及其表面处理剂，0-50份增容剂；所述聚合物材料至少选用两类的聚合物材料，其中一类所述聚合物材料为熔点或粘流温度在100-150℃的热塑性材料，另一类所述聚合物材料为熔点或粘流温度高于或相当于所述熔点或粘流温度在100-150℃的热塑性材料的热塑性材料或热固性材料。本发明专利技术提出一种孔径均一、润湿性好、耐热性良好、具有热熔闭功能的叠涂复合锂离子电池隔膜，以及一种生产上述叠涂复合锂离子电池隔膜的制备方法，工艺简单，选材范围广，微孔成孔条件可控。

【技术实现步骤摘要】
一种叠涂复合锂离子电池隔膜及其制备方法
本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种叠涂复合锂离子电池隔膜及其制备方法。
技术介绍
绿色环保型无污染的二次电池锂离子电池，符合当今各国能源环保的发展方向，在各行各业的使用量正在迅速增加。作为锂离子电池的重要组成部分，隔膜起到将电芯正极和负极隔开的作用，其性能的优劣直接影响了电池的综合性能。锂离子电池隔膜在电池中用于隔离正、负电极，允许自由离子于其间通过，防止两电极接触而短路，对电池起着保护作用。由此，电池隔膜除了需要一定的孔隙率和孔径分布，让离子正常通过外，其最重要的性能是其在锂离子电池使用过程中的安全性：一方面，隔离正负极，防止二者直接接触而短路；另一方面，在电池因外部故障或内部短路致使电池内部反应失控而造成内部快速升温时，隔膜能在较低的温度下闭孔，隔断电池正负极反应，使电池停止工作，并在反应停止但内部温度继续上升到更高温度时，隔膜仍有足够的耐高温性能，保持尺寸稳定而不破膜。目前，锂离子电池隔膜绝大多数为聚烯烃，通常是聚丙烯或聚乙烯或是两者的复合，由于聚烯烃与电池液的极性相差较大，电池液对隔膜的润湿度低而造成锂离子导电率低，严重影响了电池的性能。随着新能源技术的发展，尤其是动力锂离子电池的发展，对隔膜的孔隙大小及其分布、电解液润湿性、耐高温性能等提出了更高的要求，纯聚烯烃隔膜已经不能满足锂离子电池使用和安全的需求。现有的生产锂离子电池隔膜的工艺方法有湿法和干法两种工艺，由于工艺条件的限制，难以制得孔径均一的微孔材料，同时在材料的选用上也受到较大限制。由于需要拉伸制膜，生产的隔膜都有较大的收缩性，这对最终的使用性也是不利的，而且生产的产品优等率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种孔径均一、润湿性好、耐热性良好、具有热熔闭功能的叠涂复合锂离子电池隔膜，具有良好的安全性。本专利技术的另一个目的在于提出一种生产上述叠涂复合锂离子电池隔膜的制备方法，工艺简单，选材范围广，微孔成孔条件可控。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种叠涂复合锂离子电池隔膜，其是由一种或多种涂覆浆料混合制备的具有一层或多层结构的多孔隔膜；所述多孔隔膜的成分包括：30-100份聚合物材料，0-70份无机粉体及其表面处理剂，0-50份增容剂；所述聚合物材料至少选用两类的聚合物材料，其中一类所述聚合物材料为熔点或粘流温度在100-150℃的热塑性材料，另一类所述聚合物材料为熔点或粘流温度高于或相当于所述熔点或粘流温度在100-150℃的热塑性材料的热塑性材料或热固性材料。隔膜具有均匀而细密孔洞，提供锂离子通过的孔洞；所述熔点或粘流温度在100-150℃的热塑性材料使多孔隔膜在使用时当温度达到100-150℃时能够发生熔融或流动，实现闭孔作用；其中一类聚合物材料为熔点或粘流温度高于或相当于所述熔点或粘流温度为100-150℃的热塑性材料的热塑性材料或热固性材料，可确保多孔隔膜具有较好的强度和耐热性，克服目前电池隔膜热安全性不足的问题。更进一步说明，所述聚合物材料为聚乙烯及其共聚物和衍生物、聚丙烯及其共聚物和衍生物、聚4-甲基戊烯及其共聚物和衍生物、聚烯烃及其共聚物和衍生物、聚乙烯醇及其共聚物和衍生物、聚乙二醇及其共聚物和衍生物、聚环氧丙烷及其共聚物和衍生物、聚丙烯酰胺及其共聚物和衍生物、聚丙烯腈及其共聚物和衍生物、聚乙烯吡咯烷酮及其共聚物和衍生物、丙烯酸(酯)树脂及其衍生物、聚甲基丙烯酸甲酯及其共聚物和衍生物、甲基丙烯酸(酯)树脂及其衍生物、芳香族或半芳香族或脂肪族聚酯及其共聚物和衍生物、芳香族或半芳香族或脂肪族聚酰胺及其共聚物和衍生物、芳香族或半芳香族或脂肪族聚醚及其共聚物和衍生物、芳香族或半芳香族或脂肪族聚碳酸酯及其共聚物和衍生物、聚苯乙烯及其共聚物和衍生物、环氧树脂及其衍生物、聚氨酯及其衍生物、酚醛树脂及其衍生物、氨基树脂及其衍生物、不饱和聚酯及其衍生物、有机硅树脂及其衍生物、脲醛树脂及其衍生物、密胺树脂及其衍生物、三聚氰胺树脂及其衍生物、聚苯硫醚及其衍生物、聚酰亚胺及其衍生物、聚砜及其衍生物、聚醚醚酮及其衍生物、含氟聚合物及其衍生物、石油树脂及其衍生物、纤维素及其衍生物中的一种或多种。所述热塑性材料为聚乙烯及其共聚物和衍生物、聚丙烯及其共聚物和衍生物、聚烯烃及其共聚物和衍生物、聚4-甲基戊烯共聚物和衍生物、聚乙烯醇及其共聚物和衍生物、聚乙二醇及其共聚物和衍生物、聚丙烯酰胺及其共聚物和衍生物、聚环氧丙烷及其共聚物和衍生物、聚丙烯腈共聚物及其衍生物、聚乙烯吡咯烷酮及其共聚物和衍生物、丙烯酸(酯)树脂及其衍生物、甲基丙烯酸甲酯共聚物及其衍生物、甲基丙烯酸(酯)树脂及其衍生物、芳香族或半芳香族或脂肪族聚酯及其共聚物和衍生物、芳香族或半芳香族或脂肪族聚酰胺及其共聚物和衍生物、芳香族或半芳香族或脂肪族聚醚及其共聚物和衍生物、芳香族或半芳香族或脂肪族聚碳酸酯及其共聚物和衍生物、聚苯乙烯共聚物及其衍生物、聚氨酯及其衍生物、含氟聚合物及其衍生物、石油树脂及其衍生物、纤维素及其衍生物中至少一种。更进一步说明，所述无机粉体为二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化镁、氧化锡锑、氧化钙、四氧化三铁、氧化铁、稀土、碳酸钙、硫酸钡、高岭土、蒙脱土、凹凸棒土、粘土、蛭石、羟基磷灰石、海泡石、硅藻土、云母、氧化石墨、膨胀石墨中的一种或多种成分所组成的复合粉体或粉体混合物。更进一步说明，所述增容剂为含有活性基团的聚合物材料、含有活性基团的单体或预聚物、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂、异氰酸酯等中的至少一种。更进一步说明，所述活性基团包括羟基、氨(胺/铵)基、酯基、羧基、羰基、醚键、酰基、异氰酸酯基、巯基、环氧基、双键、三键、酸酐基团中的至少一种。更进一步说明，所述无机粉体表面处理剂质量为无机粉体质量的1-500％，所述无机粉体表面处理剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂、异氰酸酯、带有活性基团的聚合物材料、带有活性基团的单体或预聚物中的至少一种。生产上述的叠涂复合锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：a、涂料制备：将30-100份聚合物材料或单体或预聚物，0-70份无机粉体及其表面处理剂和0-50份增容剂混合，再加入占上述混合物总质量的0到17/3倍的可溶性致孔剂，一起混合加工制备成涂覆浆料；上述加工包括搅拌、研磨、加热中的一种或多种方式；所述涂覆浆料的种类不少于1种；b、涂覆生产：对于单层结构的叠涂复合锂离子电池隔膜，在离型膜上采用刮刀、刮棒、喷涂、滚筒转移或铸涂中的一种或多种涂覆方式进行叠涂；对于多层结构的叠涂复合锂离子电池隔膜，在离型膜上采用刮刀、刮棒、喷涂、滚筒转移或铸涂中的一种或多种涂覆方式进行叠涂第一层涂覆浆料，然后对第一层进行干燥或固化后，再叠涂第二层涂覆浆料，以此类推；c、涂层剥离：叠涂完成后经干燥或固化后，将涂层从离型膜上剥离；d、孔洞形成：孔洞由所述无机粉体自身的孔隙结构形成或交联反应或添加可溶性致孔剂通过溶析法、溶剂致孔法致孔，采用加热挥发或用水或溶剂将可溶性致孔剂除去形成孔洞，孔洞由上述形成方法中的一种或多种方法形成，所述溶剂与所述聚合物材料不相容；e、干燥、收卷得到锂离子电池隔膜。所述多层结构的层数由叠涂的次数决定，而与其制备的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种叠涂复合锂离子电池隔膜，其特征在于：其是由一种或多种涂覆浆料混合制备的具有一层或多层结构的多孔隔膜；所述多孔隔膜的成分包括：30‑100份聚合物材料，0‑70份无机粉体及其表面处理剂，0‑50份增容剂；所述聚合物材料至少选用两类的聚合物材料，其中一类所述聚合物材料为熔点或粘流温度在100‑150℃的热塑性材料，另一类所述聚合物材料为熔点或粘流温度高于或相当于所述熔点或粘流温度在100‑150℃的热塑性材料的热塑性材料或热固性材料。

【技术特征摘要】
1.一种叠涂复合锂离子电池隔膜，其特征在于：其是由一种或多种涂覆浆料混合制备的具有一层或多层结构的多孔隔膜；所述多孔隔膜的成分包括：30-100份聚合物材料，0-70份无机粉体及其表面处理剂，0-50份增容剂；所述聚合物材料至少选用两类的聚合物材料，其中一类所述聚合物材料为熔点或粘流温度在100-150℃的热塑性材料，另一类所述聚合物材料为熔点或粘流温度高于或相当于所述熔点或粘流温度在100-150℃的热塑性材料的热塑性材料或热固性材料；所述聚合物材料为聚乙烯及其共聚物和衍生物、聚丙烯及其共聚物和衍生物、聚烯烃及其共聚物和衍生物、聚4-甲基戊烯共聚物和衍生物、聚乙烯醇及其共聚物和衍生物、聚乙二醇及其共聚物和衍生物、聚丙烯酰胺及其共聚物和衍生物、聚环氧丙烷及其共聚物和衍生物、聚丙烯腈共聚物及其衍生物、聚乙烯吡咯烷酮及其共聚物和衍生物、丙烯酸(酯)树脂及其衍生物、甲基丙烯酸甲酯共聚物及其衍生物、甲基丙烯酸(酯)树脂及其衍生物、芳香族或半芳香族或脂肪族聚酯及其共聚物和衍生物、芳香族或半芳香族或脂肪族聚酰胺及其共聚物和衍生物、芳香族或半芳香族或脂肪族聚醚及其共聚物和衍生物、芳香族或半芳香族或脂肪族聚碳酸酯及其共聚物和衍生物、聚苯乙烯共聚物及其衍生物、聚氨酯及其衍生物、含氟聚合物及其衍生物、石油树脂及其衍生物、纤维素及其衍生物中至少一种。2.根据权利要求1所述的叠涂复合锂离子电池隔膜，其特征在于：所述无机粉体为二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化镁、氧化锡锑、氧化钙、四氧化三铁、氧化铁、稀土、碳酸钙、硫酸钡、高岭土、蒙脱土、凹凸棒土、粘土、蛭石、羟基磷灰石、海泡石、硅藻土、云母、氧化石墨、膨胀石墨中的一种或多种成分所组成的复合粉体或粉体混合物。3.根据权利要求1所述的叠涂复合锂离子电池隔膜，其特征在于：所述增容剂为含有活性基团的聚合物材料、含有活性基团的单体或预聚物、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂、异氰酸酯等中的至少一种。4.根据权利要求3所述的叠涂复合锂离子电池隔膜，其特征在于：所述活性基团包括羟基、氨基、胺基、铵基、酯基、羧基、羰基、醚键、酰基、异氰酸酯基、巯基、环氧基、双键、三键、酸酐基团中的至少一种。5.根据权利要求1所述的叠涂复合锂离子电池隔膜，其特征在于：所述无机粉体表面处理剂质量为无机粉体质量的1-500％，所述无机粉体表面处理剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂、异氰酸酯、带有活性基团的聚合物材料、带有活性基团的单体或预聚物中的至少一种。6.生产权利要求1所述的叠涂复合锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：a、涂料制备：将30-100份聚合物材料或单体或预聚物，0-70份无机粉体及其表面处理剂和0-50份增容剂混合，再加入占上述混合物总质量的0到17/3倍的可溶性致孔剂，一起混合加工...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯润财，郑少华，
申请(专利权)人：佛山荷韵特种材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44