动力电池隔膜、其制备方法及包括其的动力电池技术

本发明专利技术提供了动力电池隔膜、其制备方法及包括其的动力电池。该动力电池隔膜包括：隔膜本体，具有第一表面和与第一表面相对的第二表面；以及位于第一表面上的第一改性层，和/或位于第二表面上的第二改性层；第一改性层、第二改性层分别包括基材和分散在基材中的相变胶囊；其中，相变胶囊具有核壳结构，相变胶囊的壳层中包括聚合物和分散在聚合物中的陶瓷颗粒，相变胶囊的核层中包括相变材料。上述动力电池隔膜的热性能较高，高温或者热失控下的隔膜失效几率较小，使用该隔膜能够显著提高动力电池的安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及动力电池
，具体而言，涉及一种动力电池隔膜、其制备方法及 包括其的动力电池。
技术介绍
动力电池系统的安全性直接影响电动汽车的安全性。对于动力电池系统的安全性 研究，从系统、模组及电芯层次都能进行控制，以最大程度的保证其安全性。电芯层次的安 全性是整个电池系统的根源，尤其是动力电池隔膜，在发生热失控时能否有效切断电流对 于防止安全事故的发生起着重要作用。目前，商业化的锂离子动力电池中采用的是具有微孔结构的聚烯烃类隔膜材料， 如聚乙烯（PE)和聚丙烯（PP)的单层或者多层膜。由于聚烯烃微孔膜具备闭孔功能，即在一 定温度下其微孔结构会发生自封闭从而切断电流。然而，由于隔膜原材料自身熔点温度较 低（PE熔点约为130°C，PP熔点约为160Γ)，使得其闭孔温度不会高于熔点温度。而且，闭 孔的同时即意味着隔膜本身已经发生严重的收缩，无法阻止电池短路的进一步发生。因此， 聚烯烃类隔膜的闭孔功能在电池内部温度较高或者热失控的情况下无法阻止短路发生，势 必造成安全事故。 基于上述原因，有必要对聚烯烃类隔膜进行改性，使其能够在电池内部温度较高 或者热失控的情况下仍旧发挥阻止短路的作用。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种动力电池隔膜、其制备方法及包括其的动力电 池，以解决现有技术中聚烯烃类隔膜在电池内部温度较高或者热失控的情况下容易发生功 能失效的问题。 为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种动力电池隔膜，其包括： 隔膜本体，具有第一表面和与第一表面相对的第二表面；以及位于第一表面上的第一改性 层，和/或位于第二表面上的第二改性层；第一改性层、第二改性层分别包括基材和分散在 基材中的相变胶囊；其中，相变胶囊具有核壳结构，相变胶囊的壳层中包括聚合物和分散在 聚合物中的陶瓷颗粒，相变胶囊的核层中包括相变材料。 进一步地，按照重量份计，第一改性层、第二改性层中的相变胶囊各自独立地包括 〇. 5~3份的陶瓷颗粒、6~10份的相变材料及2~6份的聚合物。 进一步地，相变胶囊的核层中还包括阻燃剂，其中，按照重量份计，阻燃剂为 0· 5~2份。 进一步地，阻燃剂为氯化石蜡。 进一步地，陶瓷颗粒为二氧化硅粒子，其中，陶瓷颗粒的粒径为400nm;相变材料 选自相变石蜡和/或C12~C25的烷烃混合物，其中，相变石蜡为熔点25~62 °C的石蜡，C12~ C25的烷烃选自C12H26、C1SH3S、C15H32和C25H52中的一种或多种；聚合物的合成单体选自苯乙 烯、甲基丙烯酸甲酯及丙烯酸丁酯中的至少一种，合成聚合物的交联剂选自二乙烯基苯或 二甲基丙烯酸乙二醇酯。 进一步地，基材由粘结剂固化而成，其中，粘结剂选自PTFE粘结剂或SBR粘结剂。 进一步地，隔膜本体为聚烯烃隔膜，其中，聚烯烃隔膜选自PP/PE双层复合隔膜或 PP/PE/PP三层复合隔膜。 根据本专利技术的另一方面，提供了一种动力电池隔膜的制备方法，其包括以下步骤： 制备含有陶瓷颗粒、相变材料、聚合物的合成单体、交联剂以及引发剂的Pickering乳液； 使Pickering乳液中的合成单体聚合，形成聚合物后，干燥乳液，得到相变胶囊；将相变胶 囊和用于形成基材的粘结剂混合，形成待固化料液；将待固化料液涂覆在隔膜本体的第一 表面和/或第二表面上，经固化处理后，形成第一改性层和/或第二改性层，进而得到动力 电池隔膜。 进一步地，制备Pickering乳液的步骤包括：将陶瓷颗粒分散在水中，形成水相； 将相变材料、合成单体、交联剂及引发剂混合后，加热至熔融状态，形成油相；将水相和油相 混合后，搅拌，形成Pickering乳液。 进一步地，使Pickering乳液中的合成单体聚合之前，还包括向Pickering乳液中 加入乳化剂的步骤，其中，乳化剂选自脂肪酸盐、松香酸盐、烷基硫酸盐、烷基磺酸盐或烷基 芳基磺酸盐。 进一步地，脂肪酸盐为硬脂酸钠，松香酸盐为歧化松香酸钠，烷基硫酸盐为十二醇 硫酸钠，烷基磺酸盐为十六烷基磺酸钠。 进一步地，将相变材料、合成单体、交联剂及引发剂混合的步骤中，进一步包括加 入阻燃剂的过程。 进一步地，使Pickering乳液中的合成单体聚合的过程中，聚合时间为8~10h，聚 合温度为50~85 °C。 根据本专利技术的又一个方面，提供了一种动力电池，包括电池隔膜，其中，电池隔膜 为上述的动力电池隔膜。 本专利技术提供的上述动力电池隔膜中，在隔膜本体的表面上涂覆了改性层，该改性 层包括基材和分散在基材中的相变胶囊。其中，相变胶囊具有核壳结构，其壳层中包括聚合 物和分散在聚合物中的陶瓷颗粒，核层中包括相变材料。相变材料能够在动力电池充放电 过程中吸收热量，以降低大功率电池的内部温度，同时起到热缓冲的作用，以防止隔膜本体 在温度骤升时易发生的功能失效。同时，陶瓷颗粒具有较高的耐高温性能，能够有效改善电 池隔膜的耐高温性能，使其在长期的充放电循环过程中更耐电势氧化。同时，陶瓷颗粒还能 够在电池内部温度较高或者热失控的情况下阻止隔膜本体的过度收缩，使其在切断电流、 防止短路后仍旧保持可收缩功能。以上两方面的因素均能够提高隔膜的热性能，有利于防 止尚温或者热失控引起的隔I旲失效，提尚动力电池的安全性。【具体实施方式】 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。 正如
技术介绍
中所描述的，现有技术中聚烯烃类隔膜在电池内部温度较高或者热 失控的情况下无法发挥阻止短路的作用，容易发生功能失效。为了解决这一问题，本专利技术提 供了一种动力电池隔膜，其包括：隔膜本体，具有第一表面和与第一表面相对的第二表面； 以及位于第一表面上的第一改性层，和/或位于第二表面上的第二改性层；第一改性层、第 二改性层分别包括基材和分散在基材中的相变胶囊；其中，相变胶囊具有核壳结构，相变胶 囊的壳层中包括聚合物和分散在聚合物中的陶瓷颗粒，相变胶囊的核层中包括相变材料。 本专利技术提供的上述动力电池隔膜中，在隔膜本体的表面上涂覆了改性层，该改性 层包括基材和分散在基材中的相变胶囊。其中，相变胶囊具有核壳结构，其壳层中包括聚合 物和分散在聚合物中的陶瓷颗粒，核层中包括相变材料（即热相转变材料）。相变材料能 够在动力电池充放电过程中吸收热量，以降低大功率电池的内部温度，同时起到热缓冲的 作用，以防止隔膜本体在温度骤升时易发生的功能失效。同时，陶瓷颗粒具有较高的耐高温 性能，能够有效改善电池隔膜的耐高温性能，使其在长期的充放电循环过程中更耐电势氧 化。同时，陶瓷颗粒还能够在电池内部温度较高或者热失控的情况下阻止隔膜本体的过度 收缩，使其在切断电流、防止短路后仍旧当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力电池隔膜，其特征在于，包括：隔膜本体，具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；以及位于所述第一表面上的第一改性层，和/或位于所述第二表面上的第二改性层；所述第一改性层、所述第二改性层分别包括基材和分散在所述基材中的相变胶囊；其中，所述相变胶囊具有核壳结构；所述相变胶囊的壳层中包括聚合物和分散在所述聚合物中的陶瓷颗粒，所述相变胶囊的核层中包括相变材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王彦红，杨重科，秦兴权，
申请(专利权)人：北京新能源汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11