一种耐高温多层隔膜复合锂离子电池隔膜及其制备方法技术

一种耐高温多层隔膜复合锂离子电池隔膜，属于电池隔膜的技术领域，包括电池隔膜，所述复合锂离子电池隔膜为至少由两层电池隔膜组成的叠层结构，相邻电池隔膜层之间借助涂布浆料粘接固定，所述涂布浆料按质量百分比计，包括涂层浆料20‑40％、胶黏剂3‑6％、分散剂0.2‑0.5％、胶凝剂0.2‑0.5％、增塑剂0.05‑0.2％、抗老化剂0.05‑0.2％、交联剂0.05‑0.2％、增稠剂0.1‑0.5％、光引发剂0.3‑1％、余量为去离子水。本发明专利技术提供了该耐高温多层隔膜复合锂离子电池隔膜的制备方法。本发明专利技术电池隔膜既具备涂层隔膜对电池带来的较高的安全性，同时又能够耐高温，减小高温条件下隔膜的收缩率，增加电池的整体寿命，且能提高隔膜与电解液的亲和性，能够保证隔膜被电解液充分溶胀有助于延长电池的循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温多层隔膜复合锂离子电池隔膜及其制备方法
本专利技术属于电池隔膜的
，涉及复合锂离子电池隔膜，具体涉及一种耐高温多层隔膜复合锂离子电池隔膜及其制备方法，本专利技术复合锂离子电池隔膜耐热收缩性好，安全性高，热稳定性好，隔膜使用寿命长；本专利技术制备方法简单、易操作，制备的复合锂离子电池隔膜机械性能好。
技术介绍
锂电池具有比能量高、体积小、重量轻、自放电少、长循环寿命、无污染等优点，得到了越来越广泛的应用，市场延伸到移动手机、手提电脑、数码摄像、电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、储能、航空航天、军车舰船、武器等诸多领域，是新能源产业的重要组成部分。锂离子电池由正、负极材料、电解液、隔膜以及电池外壳组成。隔膜作为电池的“第三极”，是锂离子电池中的关键内层组件之一。电池隔膜在锂电池中的基本作用为隔开正负极，并且吸附电解液允许锂离子通过。3C产品包括计算机、通信和消费类电子产品，是锂电池应用的主要领域，对于3C产品的锂电池，仅使用PP隔膜和PE隔膜，其性能就能得到较好的满足。但是随着电动汽车的不断发展，锂电池的性能必须进一步提升才能满足电动汽车的要求,比如在安全性、充放电性能、循环性能及倍率性等方面，电动汽车用锂电池就比3C产品用锂电池有更加严格的要求。目前大多数锂离子电池隔膜采用聚烯烃材料制造的微孔膜，尤其是消费类锂离子电池所用隔膜。由于各行各业对大功率、高速充放电锂离子电池的迫切需求，在使用过程中人们逐渐认识到该隔膜存在如下缺陷：促进枝状晶体析出容易刺破隔膜造成短路；电解液的润湿度低从而造成锂离子导电率低；耐温性能差，在过度充放电时往往产生的高温使隔膜大量收缩甚至融化，造成电极直接接触短路，从而引发火灾甚至爆炸造成人员伤害。尤其是动力锂离子电池，对隔膜的孔隙率、电解液润湿度、耐温性能、力学性能提出了更高的要求，单层聚烯烃隔膜已经不能满足锂电池使用和安全的需要，它制约了锂离子电池及相关行业的发展。锂电池中的金属Li电极存在着很多的问题，主要是循环寿命短和安全问题，Li+在金属Li的表面析出时，由于局部极化的存在，很容易形成Li枝晶，即便是在目前广泛采用的石墨负极上，在大电流充电，过充和低温充电等恶劣情况下，仍然会出现Li枝晶的析出问题。严重的Li枝晶会刺穿隔膜，导致正负极短路，引发安全问题。即使Li枝晶不引发安全问题也会造成电池容量的损失，当Li枝晶生长到一定的长度，就会发生断裂，形成死Li，造成不可逆的容量损失。目前在提高锂电池隔膜性能方面的发展研究以改善隔膜表面性质和调整隔膜基体材料为主。在改善隔膜表面性质方面主要的研究方向是隔膜涂布处理就是在隔膜表面涂覆一层陶瓷材料，就目前情况来看陶瓷涂布隔膜是提高锂电池安全性的最有效方式，隔膜涂布陶瓷后可有效地提高隔膜的耐热收缩性、安全性、热稳定性以及改善隔膜的机械强度，从而延长隔膜的使用寿命。但是传统涂层膜涂层与正负极直接接触，难以避免会有一些副反应的发生。为了进一步使电池隔膜的性能满足动力锂电池的要求，新型锂电池隔膜的制备方法如多层隔膜复合锂离子电池隔膜得到越来越多的关注。就目前来说传统涂布隔膜的抗锂枝晶穿透能力、耐高温性以及耐热收缩率在一定温度条件下不能够满足要求，因而，越来越多的关注将重点放在了复合隔膜领域，然而现有的复合隔膜，无论是两层还是三层或多层结构，其均是采用共混的方式，也就是采用化学的方式，将两种或两种以上的隔膜基材融合、共混或聚合成一种复合材料，将这样的复合材料称之为复合隔膜，其实际就是两种隔膜基材化学共混后得到的复合材料被称之为两层的复合隔膜，三种隔膜基材化学共混后得到的复合材料被称之为三层的复合隔膜，其本质不是真正意义上的多层结构，而是一种新的复合材料，这种复合隔膜对锂离子电池及相关行业具有很大的进步意义，但是采用化学的方式共混得到复合材料过于复杂、操作不便，同时易造成环境污染、存在安全性问题，同时该种复合隔膜会导致电池的阻抗增加，制约了锂离子电池及相关行业的进一步发展。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术中的锂离子电池隔膜抗锂枝晶的穿透能力差、引起安全问题，提供了一种耐高温多层隔膜复合锂离子电池隔膜及其制备方法。根据不同的使用要求，可以选择对隔膜进行多种组合形式复合。例如可以在隔膜的单面涂布一种涂布浆料，然后在该隔膜的涂层面复合另一种电池隔膜，或者在隔膜双面分别涂布相同或者不同种类的涂布浆料，然后在该隔膜的两面分别复合相同或者不同种类的电池隔膜。本专利技术复合锂离子电池隔膜具有耐热性好、粘接牢固、润湿性良好、隔膜热收缩小，可有效防止锂枝晶穿透等特点，对提高锂离子电池安全性能、延长电池寿命具有明显效果。本专利技术为实现其目的采用的技术方案是：一种耐高温多层隔膜复合锂离子电池隔膜，包括电池隔膜，所述复合锂离子电池隔膜为至少由两层电池隔膜组成的叠层结构，相邻电池隔膜层之间借助涂布浆料粘接固定，所述涂布浆料按质量百分比计，包括涂层浆料20-40％、胶黏剂3-6％、分散剂0.2-0.5％、胶凝剂0.2-0.5％、增塑剂0.05-0.2％、抗老化剂0.05-0.2％、交联剂0.05-0.2％、增稠剂0.1-0.5％、光引发剂0.3-1％、余量为去离子水。所述的涂层浆料为Al2O3陶瓷浆料、PVDF浆料、PTFE浆料、ZrO2陶瓷浆料或SiO2浆料。所述复合锂离子电池隔膜的任意一层所用电池隔膜与其他层所用电池隔膜为相同或不同基材。电池隔膜的基材为聚丙烯、聚乙烯、无纺布、PMIA或纤维膜。复合锂离子电池隔膜各层间所用的涂布浆料为相同种类或不同种类的涂布浆料。所述的胶黏剂为聚丙烯酸酯水性粘合剂，所述的分散剂为聚丙烯酸铵，所述的胶凝剂为琼胶素，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯，所述的抗老化剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，所述的交联剂为三羟甲基丙烷三丙酸酯，所述的增稠剂为羧甲基纤维素钠，所述的光引发剂为二甲苯酮、烷基酮、双酮或者乙酰基苯。一种耐高温多层隔膜复合锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：A、涂布浆料的制备：按质量百分比取下述原料，Al2O3陶瓷浆料、PVDF浆料、PTFE浆料、ZrO2陶瓷浆料或SiO2浆料20-40％、胶黏剂3-6％、分散剂0.2-0.5％、胶凝剂0.2-0.5％、增塑剂0.05-0.2％、抗老化剂0.05-0.2％、交联剂0.05-0.2％、增稠剂0.1-0.5％、光引发剂0.3-1％、余量为去离子水，混合，配制成Al2O3陶瓷涂布浆料、PVDF涂布浆料、PTFE涂布浆料、ZrO2陶瓷涂布浆料或SiO2涂布浆料，备用；B、电池隔膜的预处理：采用流量为0.5-5L/min的臭氧对隔膜进行预处理5-120s，备用；C、涂布：将经过步骤B处理后的电池隔膜置于装有涂布浆料的涂布机上进行单面或双面涂布，控制涂布速度5-20m/min，控制涂布后的涂层厚度为1-5μm，得到涂层膜；D、隔膜复合、烘干：取没有涂布浆料的电池隔膜与涂层膜的涂层面相贴合，通过压紧装置将电池隔膜与涂层膜粘接固定，重复涂布、隔膜复合操作至达到所需隔膜层数，得到复合膜，然后将复合膜经过烘干处理，备用；E、紫外照射：将经过烘干处理的复合膜用紫外光反应仪照射3-5min，收卷，得到耐高温多层隔膜复合锂离子电池隔膜。步骤D烘干时，控制烘干温度为50-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐高温多层隔膜复合锂离子电池隔膜，包括电池隔膜，其特征在于，所述复合锂离子电池隔膜为至少由两层电池隔膜组成的叠层结构，相邻电池隔膜层之间借助涂布浆料粘接固定，所述涂布浆料按质量百分比计，包括涂层浆料20‑40％、胶黏剂3‑6％、分散剂0.2‑0.5％、胶凝剂0.2‑0.5％、增塑剂0.05‑0.2％、抗老化剂0.05‑0.2％、交联剂0.05‑0.2％、增稠剂0.1‑0.5％、光引发剂0.3‑1％、余量为去离子水。

【技术特征摘要】
1.一种耐高温多层隔膜复合锂离子电池隔膜，包括电池隔膜，其特征在于，所述复合锂离子电池隔膜为至少由两层电池隔膜组成的叠层结构，相邻电池隔膜层之间借助涂布浆料粘接固定，所述涂布浆料按质量百分比计，包括涂层浆料20-40％、胶黏剂3-6％、分散剂0.2-0.5％、胶凝剂0.2-0.5％、增塑剂0.05-0.2％、抗老化剂0.05-0.2％、交联剂0.05-0.2％、增稠剂0.1-0.5％、光引发剂0.3-1％、余量为去离子水。2.根据权利要求1所述的一种耐高温多层隔膜复合锂离子电池隔膜，其特征在于，所述的涂层浆料为Al2O3陶瓷浆料、PVDF浆料、PTFE浆料、ZrO2陶瓷浆料或SiO2浆料。3.根据权利要求1所述的一种耐高温多层隔膜复合锂离子电池隔膜，其特征在于，所述复合锂离子电池隔膜的任意一层所用电池隔膜与其他层所用电池隔膜为相同或不同基材。4.根据权利要求1所述的一种耐高温多层隔膜复合锂离子电池隔膜，其特征在于，电池隔膜的基材为聚丙烯、聚乙烯、无纺布、PMIA或纤维膜。5.根据权利要求2所述的一种耐高温多层隔膜复合锂离子电池隔膜，其特征在于，复合锂离子电池隔膜各层间所用的涂布浆料为相同种类或不同种类的涂布浆料。6.根据权利要求1所述的一种耐高温多层隔膜复合锂离子电池隔膜，其特征在于，所述的胶黏剂为聚丙烯酸酯水性粘合剂，所述的分散剂为聚丙烯酸铵，所述的胶凝剂为琼胶素，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯，所述的抗老化剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，所述的交联剂为三羟甲基丙烷三丙酸酯，所述的增稠剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐锋，袁海朝，邓云飞，马文献，田海龙，
申请(专利权)人：河北金力新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13