电池隔膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种电池隔膜及其制备方法和应用，其中，所述隔膜由锂离子电池隔膜基材和无机涂层组成，所述基材由支撑层和致密层组成，所述无机涂层涂布在致密层上；所述隔膜具有优异的耐高温性能，在300℃处理1h仍具有一定强度，热收缩率≤2％，保证了隔膜涂层在高温下刚性结构的稳定性和隔离性，基材具有均匀紧密的双层结构，有效控制针孔和后续涂布过程中的填料颗粒脱落现象，并满足锂离子电池隔膜在耐热、孔隙和强度方面的要求，综合性能优异。 1

Battery diaphragm and its preparation methods and Applications

The present invention relates to a battery diaphragm and its preparation method and application, in which the diaphragm is composed of a lithium ion battery diaphragm base material and an inorganic coating. The substrate is composed of a support layer and a compact layer, and the inorganic coating is coated on the dense layer; the diaphragm has excellent high temperature resistance and still has one 1H treatment at 300 degrees centigrade. The fixed strength, the heat shrinkage ratio less than 2%, ensures the stability and isolation of the rigid structure of the diaphragm coating at high temperature. The substrate has a uniform and compact double layer structure, which effectively controls the pinhole and the falling off of the filler particles during the subsequent coating process, and meets the requirements of the lithium ion battery diaphragm in the heat resistance, pore and strength. Excellent performance. One

【技术实现步骤摘要】
电池隔膜及其制备方法和应用
本专利技术涉及电池
，具体涉及一种电池隔膜及其制备方法和应用。
技术介绍
隔膜是防止电池短路的关键技术材料，电池短路将大幅加速电池材料的分解放热，因此提高隔膜热稳定性和熔断温度对于电池安全至关重要。陶瓷涂覆隔膜较传统聚烯烃隔膜在耐热稳定性方面有较大改善，按使用基材分主要有两类，一类是以传统聚烯烃为基材，在其上涂覆陶瓷颗粒，该类隔膜已经批量进入市场；另一类是聚合物无纺布作为基材，涂覆形成陶瓷隔膜。聚烯烃拉伸膜(如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)膜)技术成熟度高，具有优异的力学性能、化学稳定性和相对廉价的优点，是目前市场上的主流隔膜。然而聚烯烃材料耐温性能受限，合适的工作温度低于150℃。合肥国轩高科动力能有限公司专利申请(公开号CN106159163A)提出在商品聚乙烯隔膜上制备陶瓷涂覆隔膜，在120℃下处理1h可以有效改善隔膜的热稳定性，然而随温度增加，聚烯烃隔膜熔化，陶瓷颗粒的骨架还在，但陶瓷隔膜强度完全丧失，仅凭陶瓷涂覆并不能明显提高隔膜的耐高温性能。无纺布是利用纤维非定向堆积而成的三维孔隙结构材料、具有原材料可灵活选取和结构可灵活设计的特性，无纺布隔膜在耐高温性、快速充放电性能和使用寿命上与聚烯烃隔膜相比更具优势，但无纺布隔膜强度低，存在大孔，有可能造成电池微短路。德国德固赛公司的专利申请(公开号US2006024569)提出使用聚合物纤维制作无纺布隔膜基材，基材单层抄造，双面大量浸渍或涂布填料粒子等制备复合隔膜。隔膜耐温达到200℃，虽然填料粒子可在一定程度上改善针孔，获得还不错的平均孔径，但是由于该专利中基材的构成，难免使得隔膜存在大孔，填料粒子容易脱落，并且经测试，将该隔膜在300℃处理1h，基材熔化，隔膜强度完全丧失。华南理工大学的专利申请(公开号CN104157812A)提出，使用多层斜网成形器制备带有无机涂层的三层结构锂离子电池隔膜，但该隔膜致密层使用部分合成纤维，隔膜的热稳定性仅能做110℃下热收缩率小于1.0％，无法满足对耐高温锂离子电池隔膜的要求；隔膜支撑层完全使用合成纤维，合成纤维亲液性相对较差，容易引入气泡，隔膜存在大孔。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种锂离子电池隔膜及其制备方法和应用，该隔膜具有优异的耐高温性能，在300℃处理1h后仍具有很好的强度，热收缩率≤2％，保证了隔膜在高温下刚性结构的稳定性和隔离性，更好地满足了锂离子电池隔膜在耐热、孔隙和强度方面的要求，综合性能优异。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案来实现的。首先，本专利技术提供一种锂离子电池隔膜，所述隔膜由锂离子电池隔膜基材和无机涂层组成，其特征在于，所述锂离子电池隔膜基材由支撑层和致密层组成，所述无机涂层涂布在所述致密层上。优选地，所述无机涂层的涂布量为3-15g/m2，优选为5-10g/m2，更优选为5-8g/m2，最优选为8g/m2；优选地，所述无机涂层包含或由无机颗粒、分散剂、保水剂和粘结性树脂制成；优选地，所述无机颗粒选自氧化铝、二氧化硅、勃姆石、氢氧化镁中的一种或多种，优选为氧化铝和/或氢氧化镁；优选地，以重量比计，所述氧化铝和氢氧化镁的用量比为1∶1；优选地，所述无机颗粒的粒径为3μm以下，优选为1μm以下，最优选为200nm；优选地，所述分散剂为聚羧酸铵盐；优选地，所述聚羧酸铵盐的粘度小于100mPa·s；优选地，所述保水剂为羧甲基纤维素钠(CMC)；优选地，所述羧甲基纤维素钠的粘度为10-50mPa·s；优选地，所述粘结性树脂为丙烯酸酯或丁苯胶乳；优选地，所述粘结性树脂的粘度小于1000mPa·s；优选地，在所述无机涂层中，以重量百分含量计，所述无机颗粒的含量为80-87wt％，优选为80-85wt％，更优选为83-85wt％，再优选为83-84wt％，最优选为84wt％；优选地，在所述无机涂层中，以重量百分含量计，所述分散剂的含量为0.5-2wt％，优选为1-2wt％，更优选为1-1.5wt％，最优选为1wt％；优选地，在所述无机涂层中，以重量百分含量计，所述保水剂的含量为0.5-4wt％，优选为2-4wt％，更优选为2-3.5wt％，再优选为2-2.5wt％，最优选为2wt％；优选地，在所述无机涂层中，以重量百分含量计，所述粘结性树脂的含量为10-17wt％，优选为10-14wt％，更优选为13-14wt％，最优选为13wt％。优选地，所述支撑层包含或由超细主干纤维、热塑性粘结纤维和第一纳米纤维制成，所述致密层包含或由第二纳米纤维制成；优选地，所述超细主干纤维选自拉伸聚对苯二甲酸乙二酯纤维(拉伸PET)、聚丙烯腈纤维(PAN)、聚酰胺纤维(PA)和聚丙烯纤维(PP)中的一种或多种；优选地，所述超细主干纤维为拉伸聚对苯二甲酸乙二酯纤维(拉伸PET)、聚丙烯腈纤维(PAN)和/或聚酰胺纤维(PA)；优选地，以重量比计，所述拉伸聚对苯二甲酸乙二酯纤维(拉伸PET)、所述聚丙烯腈纤维(PAN)和所述聚酰胺纤维(PA)的用量比为1-1.2∶1-1.2∶1，优选为1∶1∶1；优选地，所述热塑性粘结纤维选自聚乙烯纤维(PE)、聚丙烯纤维(PP)、未拉伸聚对苯二甲酸乙二酯纤维(未拉伸PET)、双组份PP/PE纤维、双组份PET/PE纤维、双组份PET/PP纤维和双组份PET/co-PET纤维中的一种或多种；优选地，所述热塑性粘结纤维为未拉伸聚对苯二甲酸乙二酯纤维(未拉伸PET)、双组份PET/co-PET纤维或双组份PP/PE纤维；优选地，所述第一纳米纤维和所述第二纳米纤维分别独立地选自原纤化聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纳米纤维、原纤化天丝纳米纤维、原纤化聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纳米纤维、原纤化聚丙烯腈(PAN)纳米纤维、聚酰亚胺(PI)纳米纤维和纳米纤维素纤维中的一种或多种；优选地，所述第一纳米纤维和所述第二纳米纤维各自独立地为原纤化聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纳米纤维、原纤化天丝纳米纤维、原纤化聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纳米纤维或原纤化聚丙烯腈(PAN)纳米纤维；优选地，所述第二纳米纤维为原纤化聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纳米纤维和/或原纤化天丝纳米纤维；优选地，以重量比计，所述原纤化聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纳米纤维和原纤化天丝纳米纤维的用量比1∶1-4，优选为1∶4；优选地，所述超细主干纤维的直径为0.1-6μm，优选为0.5-4μm，更优选为0.5-3μm，最优选为1-3μm；优选地，所述超细主干纤维的纤维长度为1-6mm，优选为2-4mm，最优选为3mm；优选地，所述热塑性粘结纤维的直径为0.1-8μm，优选为0.5-6μm，更优选为1-5μm，最优选为3-5μm；优选地，所述热塑性粘结纤维的纤维长度为1-6mm，优选为2-4mm，最优选为3mm；优选地，所述第一纳米纤维和所述第二纳米纤维的打浆度为60-95°SR，优选为70-95°SR或60-85°SR；优选地，所述原纤化天丝纳米纤维的打浆度为70-95°SR，优选为95°SR；优选地，所述原纤化聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纳米纤维的打浆度为60-85°SR，优选为85°SR；优选地，所述原纤化聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纳米纤维和所述原纤化聚丙烯腈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池隔膜，所述隔膜由锂离子电池隔膜基材和无机涂层组成，其中，所述

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池隔膜，所述隔膜由锂离子电池隔膜基材和无机涂层组成，其中，所述锂离子电池隔膜基材由支撑层和致密层组成，所述无机涂层涂布在所述致密层上。2.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述无机涂层的涂布量为3-15g/m2，优选为5-10g/m2，更优选为5-8g/m2，最优选为8g/m2；优选地，所述无机涂层包含或由无机颗粒、分散剂、保水剂和粘结性树脂制成；优选地，所述无机颗粒选自氧化铝、二氧化硅、勃姆石、氢氧化镁中的一种或多种，优选为氧化铝和/或氢氧化镁；优选地，以重量比计，所述氧化铝和氢氧化镁的用量比为1∶1；优选地，所述无机颗粒的粒径为3μm以下，优选为1μm以下，最优选为200nm；优选地，所述分散剂为聚羧酸铵盐；优选地，所述聚羧酸铵盐的粘度小于100mPa·s；优选地，所述保水剂为羧甲基纤维素钠(CMC)；优选地，所述羧甲基纤维素钠的粘度为10-50mPa·s；优选地，所述粘结性树脂为丙烯酸酯或丁苯胶乳；优选地，所述粘结性树脂的粘度小于1000mPa·s；优选地，在所述无机涂层中，以重量百分含量计，所述无机颗粒的含量为80-87wt％，优选为80-85wt％，更优选为83-85wt％，再优选为83-84wt％，最优选为84wt％；优选地，在所述无机涂层中，以重量百分含量计，所述分散剂的含量为0.5-2wt％，优选为1-2wt％，更优选为1-1.5wt％，最优选为1wt％；优选地，在所述无机涂层中，以重量百分含量计，所述保水剂的含量为0.5-4wt％，优选为2-4wt％，更优选为2-3.5wt％，再优选为2-2.5wt％，最优选为2wt％；优选地，在所述无机涂层中，以重量百分含量计，所述粘结性树脂的含量为10-17wt％，优选为10-14wt％，更优选为13-14wt％，最优选为13wt％。3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述支撑层包含或由超细主干纤维、热塑性粘结纤维和第一纳米纤维制成，所述致密层包含或由第二纳米纤维制成；优选地，所述超细主干纤维选自拉伸聚对苯二甲酸乙二酯纤维(拉伸PET)、聚丙烯腈纤维(PAN)、聚酰胺纤维(PA)和聚丙烯纤维(PP)中的一种或多种；优选地，所述超细主干纤维为拉伸聚对苯二甲酸乙二酯纤维(拉伸PET)、聚丙烯腈纤维(PAN)和/或聚酰胺纤维(PA)；优选地，以重量比计，所述拉伸聚对苯二甲酸乙二酯纤维(拉伸PET)、所述聚丙烯腈纤维(PAN)和所述聚酰胺纤维(PA)的用量比为1-1.2∶1-1.2∶1，优选为1∶1∶1；优选地，所述热塑性粘结纤维选自聚乙烯纤维(PE)、聚丙烯纤维(PP)、未拉伸聚对苯二甲酸乙二酯纤维(未拉伸PET)、双组份PP/PE纤维、双组份PET/PE纤维、双组份PET/PP纤维和双组份PET/co-PET纤维中的一种或多种；优选地，所述热塑性粘结纤维为未拉伸聚对苯二甲酸乙二酯纤维(未拉伸PET)、双组份PET/co-PET纤维或双组份PP/PE纤维；优选地，所述第一纳米纤维和所述第二纳米纤维分别独立地选自原纤化聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纳米纤维、原纤化天丝纳米纤维、原纤化聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纳米纤维、原纤化聚丙烯腈(PAN)纳米纤维、聚酰亚胺(PI)纳米纤维和纳米纤维素纤维中的一种或多种；优选地，所述第一纳米纤维和所述第二纳米纤维各自独立地为原纤化聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纳米纤维、原纤化天丝纳米纤维、原纤化聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纳米纤维或原纤化聚丙烯腈(PAN)纳米纤维；优选地，所述第二纳米纤维为原纤化聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纳米纤维和/或原纤化天丝纳米纤维；优选地，以重量比计，所述原纤化聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纳米纤维和原纤化天丝纳米纤维的用量比1∶1-4，优选为1∶4；优选地，所述超细主干纤维的直径为0.1-6μm，优选为0.5-4μm，更优选为0.5-3μm，最优选为1-3μm；优选地，所述超细主干纤维的纤维长度为1-6mm，优选为2-4mm，最优选为3mm；优选地，所述热塑性粘结纤维的直径为0.1-8μm，优选为0.5-6μm，更优选为1-5μm，最优选为3-5μm；优选地，所述热塑性粘结纤维的纤维长度为1-6mm，优选为2-4mm，最优为3mm；优选地，所述第一纳米纤维和所述第二纳米纤维的打浆度为60-95°SR，优选为70-95°SR或60-85°SR；优选地，所述原纤化天丝纳米纤维的打浆度为70-95°SR，优选为95°SR；优选地，所述原纤化聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纳米纤维的打浆度为60-85°SR，优选为85°SR；优选地，所述原纤化聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纳米纤维和所述原纤化聚丙烯腈(PAN)纳米纤维的打浆度为85°SR。4.根据权利要求1至3中任一项所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，在所述锂离子电池隔膜基材中，以重量百分含量计，所述支撑层占总定量的50-99wt％，所述致密层占总定量的1-50wt％；优选地，在所述锂离子电池隔膜基材中，以重量百分含量计，所述支撑层占总定量的50-95wt％，所述致密层占总定量的5-50wt％；优选地，在所述锂离子电池隔膜基材中，以重量百分含量计，所述支撑层占总定量的60-95wt％，所述致密层占总定量的5-40wt％；优选地，在所述锂离子电池隔膜基材中，以重量百分含量计，所述支撑层占总定量的60-80wt％，所述致密层占总定量的20-40wt％；优选地，在所述锂离子电池隔膜基材中，以重量百分含量计，所述支撑层占总定量的80-95wt％，所述致密层占总定量的5-20wt％；优选地，在所述锂离子电池隔膜基材中，以重量百分含量计，所述支撑层占总定量的80wt％，所述致密层占总定量的20wt％；优选地，在所述锂离子电池隔膜基材中，以重量百分含量计，所述支撑层占总定量的60wt％，所述致密层占总定量的40wt％；优选地，在所述锂离子电池隔膜基材中，以重量百分含量计，所述支撑层占总定量的95wt％，所述致密层占总定量的5wt％。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡健，龙金，姚运振，王宜，汪洋，蒙玲，
申请(专利权)人：广州华创化工材料科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44