电池隔离膜、锂离子电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种电池隔离膜、锂离子电池及其制备方法，电池隔离膜包括：第一聚合物组合物层及贴置于所述第一聚合物组合物层上表面与下表面的第二聚合物组合物层；第一聚合物组合物层的制备原料包括：高分子量聚乙烯、成孔剂及抗氧化剂，其中，按高分子量聚乙烯的重量为100份计，成孔剂的重量为100~500份，抗氧化剂的重量为0.1~10份；第二聚合物组合物层的制备原料包括：聚合物及无机填料，其中，按高分子量聚乙烯的重量为100份计，聚合物的重量为5~100份，无机填料的重量为0.1~10份。本发明专利技术的电池隔离膜采用包括一层第一聚合物组合物层及两层第二聚合物组合物层的三层结构，具有表面耐热性好、闭孔温度和破膜温度差较高、热收缩率小、微孔孔径小、孔隙率高等优点。

Battery isolation membrane, lithium ion battery and its preparation methods

The present invention provides a battery isolation membrane, lithium ion battery and a preparation method thereof, battery isolation membrane includes a first polymer composition layer and is attached to the first layer of polymer composition of upper and lower surfaces of the second polymer composition layer; prepared first polymer composition layer includes a high molecular weight polyethylene, pore forming agent and among them, antioxidant, high molecular weight polyethylene by weight is 100 meter, porogen weight is 100~500, the weight of antioxidants is 0.1~10; preparation of second polymer composition layer includes a polymer and inorganic filler, which, according to the weight of high molecular weight polyethylene 100 meter, the weight of polymer for 5~100, the weight of inorganic filler is 0.1~10. Battery separator of the invention adopts the three layer structure includes a layer of a first polymer composition layer and two layer second layer polymer composition, has good heat resistance, surface temperature and temperature difference of obturator membrane rupture, high thermal shrinkage, small pore size and higher porosity advantages.

【技术实现步骤摘要】
电池隔离膜、锂离子电池及其制备方法
本专利技术涉及锂电池
，特别是涉及一种电池隔离膜、锂离子电池及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池通常主要由正极，负极，隔膜，电解液，电池外壳组成。锂离子电池结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的主要作用是将电池的正、负极分隔开来，防止正负极直接接触而短路，同时还要使电解质离子能够在电池充放电过程中顺利通过，形成电流，在电池工作温度发生异常升高时，关闭电解质离子的迁移通道，切断电流保证电池安全。由此可见，隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。目前市售的锂离子电池隔膜一般采用聚烯烃多孔膜。电池隔离膜的主要性能参数包括厚度，孔隙率，孔径大小，孔径分布，强度，热收缩率，闭孔温度和破膜温度等。为了减少电池内阻，电极面积必须尽可能大，所以对于隔膜的厚度要求尽可能的薄。电池隔膜本身虽然不导电，但是导电离子需要通过隔膜进行迁移，这就要求隔膜本身需要存在一定数量的孔，即孔隙率，但是孔隙率过高势必导致隔膜强度降低，影响电池整体可靠性。除此之外，电解液在隔膜上的浸润性直接影响离子迁移的阻力，浸润性越好，离子通过隔膜进行迁移的阻力越小，电池内阻也就越小。通常，在孔径不是非常大的情况下，孔径分布越均匀，电解液的浸润性越好。电池组件在其生产组装过程中需要对隔膜进行牵引，在组装完成后还需要保证隔膜不会被电极材料刺穿，因此隔膜不仅需要足够的拉伸强度还需要一定的刺穿强度。聚合物隔离膜在一定的受热条件下会发生热收缩，为避免热收缩带来的正负极直接接触而造成的内部短路，对隔离膜的热收缩率也有一定的要求。锂离子电池在异常条件下，如外部线路发生短路时，由于电流过大，电池内部温度急剧升高，这就需要隔膜能够及时关闭导电离子的迁移通道。因此，将电池隔离膜的微孔发生熔融闭合的温度称为闭孔温度。当温度继续升高时，发生隔离膜熔断破裂，将此熔断破裂温度称为破膜温度。从锂离子电池的安全角度来考虑，隔膜的闭孔温度和破膜温度必须有一定的温度差，以保证隔膜闭孔切断电流后即使温度继续上升，也有足够温度缓冲区间不发生隔膜破裂。常规的湿法锂离子电池隔膜因为采用聚乙烯作为基材，熔点较低，闭孔温度和破膜温度温度差相对较低，同时在高于熔点的温度下热收缩非常严重。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种电池隔离膜、锂离子电池及其制备方法，用于解决现有技术中的电池隔离膜存在的熔点较低、闭孔温度和破膜温度差较低、高于熔点的温度下热收缩非常严重的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种电池隔离膜，所述电池隔离膜包括：第一聚合物组合物层及贴置于所述第一聚合物组合物层上表面与下表面的第二聚合物组合物层；所述第一聚合物组合物层的制备原料包括：高分子量聚乙烯、成孔剂及抗氧化剂，其中，按所述高分子量聚乙烯的重量为100份计，所述成孔剂的重量为100～500份，所述抗氧化剂的重量为0.1～10份；所述第二聚合物组合物层的制备原料包括：聚合物及无机填料，其中，按所述第一聚合物组合物层中的所述高分子量聚乙烯的重量为100份计，所述聚合物的重量为5～100份，所述无机填料的重量为0.1～10份。作为本专利技术的电池隔离膜的一种优选方案，所述高分子量聚乙烯的平均分子量为1.0×105～1.0×107，所述高分子量聚乙烯的密度为0.940～0.976g/cm3。作为本专利技术的电池隔离膜的一种优选方案，所述成孔剂包括：天然矿物油、C6-15烷烃、C8-15脂族羧酸、C8-15脂族羧酸C1-4烷酯、C2-6卤代烷烃、邻苯二甲酸酯、偏苯三酸酯、己二酸酯、癸二酸酯、马来酸酯、苯甲酸酯、环氧植物油、苯磺酰胺、磷酸三酯、二元醇醚、乙酰单酸甘油乙酯、柠檬酸酯及环己烷-1,2-二羧酸二异壬酯中的至少一种。作为本专利技术的电池隔离膜的一种优选方案，所述成孔剂40℃运动粘度为10～100mm2/s；所述成孔剂的初馏点大于或等于110℃。作为本专利技术的电池隔离膜的一种优选方案，所述抗氧化剂包括：4,4-硫代双(6-叔丁基间甲酚)、二丁基羟基甲苯、亚磷酸酯、特丁基对苯二酚、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳酸酯、1,1,3-三(2-甲基-4羟基-5-叔丁苯基)丁烷、2-特丁基-6-甲基苯酚、N，N’-二-β-萘基对苯二胺、硫代二丙酸双月桂酯、亚磷酸三(壬基苯基)酯及亚磷酸三苯酯中的至少一种。作为本专利技术的电池隔离膜的一种优选方案，所述聚合物为熔点高于150℃的聚合物。作为本专利技术的电池隔离膜的一种优选方案，所述聚合物包括：聚丙烯、聚四氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、丙烯-四氟乙烯共聚物、氟化乙烯丙烯共聚物、偏氟乙烯六氟丙烯共聚物及偏氟乙烯四氟乙烯六氟丙烯三元共聚物中的至少一种。作为本专利技术的电池隔离膜的一种优选方案，所述无机填料包括：氧化铝、氢氧化铝、氧化镁、氢氧化镁、氧化锆及硫酸钡中的至少一种。作为本专利技术的一种优选方案，所述电池隔离膜的厚度为5～35μm，微孔孔径为30～80nm，孔隙率为30～60％，闭孔温度与破膜温度差为50～70℃，热收缩率为0.5～2.5％。本专利技术还提供一种电池隔膜的制备方法，所述电池隔离膜的制备方法包括：将高分子聚乙烯、成孔剂及抗氧化剂以按所述高分子量聚乙烯的重量为100份计，所述成孔剂的重量为100～500份，所述抗氧化剂的重量为0.1～10份的配比混合，以得到第一混合物；将聚合物及无机填料以按所述高分子量聚乙烯的重量为100份计，所述聚合物的重量为5～100份，所述无机填料的重量为0.1～10份的配比混合，以得到第二混合物；将所述第一混合物及所述第二混合物分别同时连续挤出，以得到中间层为第一混合物、上下两层为第二混合物的三层叠层结构；将所述三层叠层结构进行流延铸片，以得到带状物；将所述带状物进行减压蒸馏双向拉伸成薄膜，以去除所述带状物中的所述成孔剂；将所述薄膜进行热定型；将热定型后的所述薄膜进行收卷，以得到包括第一聚合物组合物层及贴置于所述第一聚合物组合物层上表面与下表面的第二聚合物组合物层的电池隔离膜。作为本专利技术的电池隔膜的制备方法的一种优选方案，将所述第一混合物及所述第二混合物分别同时连续挤出，以得到中间层为第一混合物、上下两层为第二混合物的三层叠层结构包括如下步骤：将所述第一混合物连续加入主挤出机中连续挤出；；将所述第二混合物连续加入辅挤出机中连续挤出；将所述主挤出机连续挤出的所述第一混合物及所述辅挤出机连续挤出的所述第二混合物连续加入三层共挤模头内，所述三层共挤模头包括由下至上依次设置的下层狭缝、中层狭缝及上层狭缝；其中，所述主挤出机连续挤出的所述第一混合物连续加入所述中层狭缝中连续挤出，所述辅挤出机连续挤出的所述第二混合物连续加入所述下层狭缝及所述上层狭缝中连续挤出，以得到所述三层叠层结构。作为本专利技术的电池隔膜的制备方法的一种优选方案，将所述三层叠层结构进行流延铸片，以得到带状物的具体方法为将所述三层叠层结构挤出至流延冷却辊上，并于流延温度下流延呈所述带状物。作为本专利技术的电池隔膜的制备方法的一种优选方案，将所述带状物进行减压蒸馏双向拉伸成薄膜，以去除所述带状物中的所述成孔剂的具体方法为：将所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池隔离膜，其特征在于，所述电池隔离膜包括：第一聚合物组合物层及贴置于所述第一聚合物组合物层上表面与下表面的第二聚合物组合物层；所述第一聚合物组合物层的制备原料包括：高分子量聚乙烯、成孔剂及抗氧化剂，其中，按所述高分子量聚乙烯的重量为100份计，所述成孔剂的重量为100～500份，所述抗氧化剂的重量为0.1～10份；所述第二聚合物组合物层的制备原料包括：聚合物及无机填料，其中，按所述第一聚合物组合物层中的所述高分子量聚乙烯的重量为100份计，所述聚合物的重量为5～100份，所述无机填料的重量为0.1～10份。

【技术特征摘要】
1.一种电池隔离膜，其特征在于，所述电池隔离膜包括：第一聚合物组合物层及贴置于所述第一聚合物组合物层上表面与下表面的第二聚合物组合物层；所述第一聚合物组合物层的制备原料包括：高分子量聚乙烯、成孔剂及抗氧化剂，其中，按所述高分子量聚乙烯的重量为100份计，所述成孔剂的重量为100～500份，所述抗氧化剂的重量为0.1～10份；所述第二聚合物组合物层的制备原料包括：聚合物及无机填料，其中，按所述第一聚合物组合物层中的所述高分子量聚乙烯的重量为100份计，所述聚合物的重量为5～100份，所述无机填料的重量为0.1～10份。2.根据权利要求1所述的电池隔离膜，其特征在于：所述高分子量聚乙烯的平均分子量为1.0×105～1.0×107，所述高分子量聚乙烯的密度为0.940～0.976g/cm3。3.根据权利要求1所述的电池隔离膜，其特征在于：所述成孔剂包括：天然矿物油、C6-15烷烃、C8-15脂族羧酸、C8-15脂族羧酸C1-4烷酯、C2-6卤代烷烃、邻苯二甲酸酯、偏苯三酸酯、己二酸酯、癸二酸酯、马来酸酯、苯甲酸酯、环氧植物油、苯磺酰胺、磷酸三酯、二元醇醚、乙酰单酸甘油乙酯、柠檬酸酯及环己烷-1,2-二羧酸二异壬酯中的至少一种。4.根据权利1要求所述的电池隔离膜，其特征在于：所述成孔剂40℃运动粘度为10～100mm2/s；所述成孔剂的初馏点大于或等于110℃。5.根据权利1要求所述的电池隔离膜，其特征在于：所述抗氧化剂包括：4,4-硫代双(6-叔丁基间甲酚)、二丁基羟基甲苯、亚磷酸酯、特丁基对苯二酚、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳酸酯、1,1,3-三(2-甲基-4羟基-5-叔丁苯基)丁烷、2-特丁基-6-甲基苯酚、N，N’-二-β-萘基对苯二胺、硫代二丙酸双月桂酯、亚磷酸三(壬基苯基)酯及亚磷酸三苯酯中的至少一种。6.根据权利1要求所述的电池隔离膜，其特征在于：所述聚合物为熔点高于150℃的聚合物。7.根据权利6要求所述的电池隔离膜，其特征在于：所述聚合物包括：聚丙烯、聚四氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、丙烯-四氟乙烯共聚物、氟化乙烯丙烯共聚物、偏氟乙烯六氟丙烯共聚物及偏氟乙烯四氟乙烯六氟丙烯三元共聚物中的至少一种。8.根据权利1要求所述的电池隔离膜，其特征在于：所述无机填料包括：氧化铝、氢氧化铝、氧化镁、氢氧化镁、氧化锆及硫酸钡中的至少一种。9.根据权利要求1至8中任一项所述的电池隔离膜，其特征在于：所述电池隔离膜的厚度为5～35μm，微孔孔径为30～80nm，孔隙率为30～60％，闭孔温度与破膜温度差为50～70℃，热收缩率为0.5～2.5％...

【专利技术属性】
技术研发人员：程跃，熊磊，
申请(专利权)人：上海恩捷新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31