锂离子电池用复合隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池用复合隔膜及其制备方法，所述锂离子电池用复合隔膜包括中间层和分别设置在所述中间层两侧、并与所述中间层贴合设置的第一外侧层及第二外侧层，所述中间层为无纺布薄膜，所述第一外侧层为聚乙烯薄膜或聚丙烯薄膜，所述第二外侧层为聚乙烯薄膜或聚丙烯薄膜。本发明专利技术通过将聚乙烯隔膜或聚丙烯隔膜与无纺布隔膜复合，形成“聚丙烯薄膜或聚乙烯薄膜‑无纺布薄膜‑聚丙烯薄膜或聚乙烯薄膜”三层复合的隔膜，既获得了聚丙烯隔膜或聚乙烯隔膜的机械性能优势，又获得了无纺布隔膜的耐高温性能和良好的吸液性能。

Composite diaphragm for lithium ion battery and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池用复合隔膜及其制备方法
本专利技术涉及储能器件
，特别是一种锂离子电池用复合隔膜及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电率低、操作电压高、无记忆效应等特性，又具有安全、可靠且能快速充放电等优点，被广泛应用到日常生活的电子产品中，如笔记本、手机、数码相机等等。正极材料、负极材料、隔膜、电解液是构成锂离子电池的四种关键材料。锂离子电池隔膜是一种置于正负极之间的多孔材料，其主要作用是隔离电池的正负极，防止电池内短路，同时允许离子通过，从而完成在电化学充放电过程中锂离子在正负极之间的传输。性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用，被业界称为电池的“第三电极”。锂离子电池广泛使用的聚乙烯隔膜或聚丙烯隔膜通常耐高温性较差，聚乙烯隔膜熔融温度约130℃，聚丙烯隔膜熔融温度约165℃，在电池内部发生热失控时，聚乙烯隔膜或聚丙烯隔膜容易迅速破裂，在正负极间失去阻隔的作用，从而对电池失去保护作用。而无纺布隔膜具有良好的耐高温性能，如PET无纺布熔点能达到250～260℃。但无纺布隔膜的缺点在于其拉伸强度和穿刺强度较低，在电芯装配生产过程中，单纯地使用无纺布隔膜会导致裸露电芯短路不良率增高，增加电池的制造成本。因此，开发一种既耐高温又有良好的机械性能的隔膜显得非常重要。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种同时具有耐高温性能、良好的吸液性能和机械性能的锂离子电池用复合隔膜及其制备方法。为达到上述目的，一方面，本专利技术采用如下技术方案：一种锂离子电池用复合隔膜，所述锂离子电池用复合隔膜包括中间层和分别设置在所述中间层两侧、并与所述中间层贴合设置的第一外侧层及第二外侧层，所述中间层为无纺布薄膜，所述第一外侧层为聚乙烯薄膜或聚丙烯薄膜，所述第二外侧层为聚乙烯薄膜或聚丙烯薄膜。优选地，所述中间层的厚度为5-10μm，例如为5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm；和/或，所述第一外侧层的厚度为5-15μm，例如为5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm；和/或，所述第二外侧层的厚度为5-15μm，例如为5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm。为达到上述目的，另一方面，本专利技术采用如下技术方案：一种如上所述的锂离子电池用复合隔膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：S1、利用高压静电纺丝技术制备无纺布薄膜；S2、将聚丙烯或聚乙烯原料通过熔融挤出设备和热拉伸设备形成聚丙烯薄膜或聚乙烯薄膜；S3、制备粘结剂溶液；S4、将粘结剂溶液涂覆在所述无纺布薄膜的表面，将聚丙烯薄膜或聚乙烯薄膜与涂覆有粘结剂溶液的无纺布薄膜复合，并进行热处理定型，得到所述锂离子电池用复合隔膜。优选地，所述S1中，通过高压静电纺丝机利用高压静电场对静电纺丝溶液的击穿作用来制备所述无纺布薄膜；优选地，所述静电纺丝溶液的原料包括质量分数为10％-15％的聚合物、质量分数为85％-90％的静电纺丝溶剂，例如质量分数为10％、11％、12％、13％、14％、15％的聚合物，质量分数为85％、86％、87％、88％、89％、90％的静电纺丝溶剂；优选地，所述聚合物为聚酯、聚烯烃、腈聚合物、聚酰亚胺、聚醚、聚烯烃、聚乙烯醇、热粘合聚酯、聚苯乙烯中的一种或至少两种的组合；优选地，所述静电纺丝溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、四亚甲基亚砜中的一种或至少两种的组合；优选地，静电纺丝参数为：纺丝温度50～65℃，例如为50℃、51℃、52℃、53℃、54℃、55℃、56℃、57℃、58℃、59℃、60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃，纺丝相对湿度50-80％，例如为50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％，纺丝电压18～25KV，例如为18KV、19KV、20KV、21KV、22KV、23KV、24KV、25KV，接收距离5～10cm，例如为5cm、6cm、7cm、8cm、9cm、10cm，溶液流速3-8ml/h，例如为3ml/h、4ml/h、5ml/h、6ml/h、7ml/h、8ml/h，接收器转速300-500rpm，例如为300rpm、325rpm、350rpm、375rpm、400rpm、425rpm、450rpm、475rpm、500rpm。优选地，所述S2中，所述熔融挤出设备的温度设定为150℃至190℃，例如为150℃、160℃、170℃、180℃、190℃，例如为转速为80-120rpm，例如为80rpm、90rpm、100rpm、110rpm、120rpm；优选地，所述热拉伸设备的温度设定为130℃至170℃，例如为130℃、140℃、150℃、160℃、170℃，速度为0.3至0.7m/min，例如为0.3m/min、0.4m/min、0.5m/min、0.6m/min、0.7m/min，张力为15-25N，例如为15N、16N、17N、18N、19N、20N、21N、22N、23N、24N、25N。优选地，所述S3中，将粘结剂加入到溶剂中得到所述粘结剂溶液，其中，所述粘结剂为聚偏二氟乙烯、丙烯酸树脂中的一种或两种的组合，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、去离子水中的一种或两种的组合。优选地，所述S3中，将粘结剂加入到溶剂中进行加热搅拌溶解，加热温度为40℃至50℃，例如为40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃、46℃、47℃、48℃、49℃、50℃，搅拌时长为5至7小时，例如为，5小时、5.5小时、6小时、6.5小时、7小时，搅拌机的公转速度为15至25rpm，例如为15rpm、16rpm、17rpm、18rpm、19rpm、20rpm、21rpm、22rpm、23rpm、24rpm、25rpm，分散速度为500至700rpm，例如为500rpm、525rpm、550rpm、575rpm、600rpm、625rpm、650rpm、675rpm、700rpm。优选地，所述S4中，将所述粘结剂溶液通过转移涂布的方式涂覆在所述无纺布薄膜的表面；优选地，单面涂覆的厚度为0.5-1μm，例如为0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm。优选地，所述S4包括：S41、将粘结剂溶液涂覆在所述无纺布薄膜的第一表面，将一层聚丙烯薄膜或聚乙烯薄膜与无纺布薄膜的第一表面复合，并进行热处理定型；S42、将粘结剂溶液涂覆在所述无纺布薄膜的第二表面，将一层聚丙烯薄膜或聚乙烯薄膜与无纺布薄膜的第二表面复合，并进行热处理定型，从而得到所述锂离子电池用复合隔膜。优选地，采用烘箱进行所述热处理定型，所述烘箱的前中后温度分别设定为75℃-85℃、85℃-95℃、60℃-70℃，例如前温度设定为75℃、76℃、77℃、78℃、79℃、80℃、81℃、82℃、83℃、84℃、85℃，中温度设定为85℃、86℃、87℃、88℃、89℃、90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃，后温度设定为60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃、66℃、67℃、68℃、69℃、70℃，长度为7至11m，例如为7m、8m、9m、10m、11m，速度为3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池用复合隔膜，其特征在于，所述锂离子电池用复合隔膜包括中间层和分别设置在所述中间层两侧、并与所述中间层贴合设置的第一外侧层及第二外侧层，所述中间层为无纺布薄膜，所述第一外侧层为聚乙烯薄膜或聚丙烯薄膜，所述第二外侧层为聚乙烯薄膜或聚丙烯薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用复合隔膜，其特征在于，所述锂离子电池用复合隔膜包括中间层和分别设置在所述中间层两侧、并与所述中间层贴合设置的第一外侧层及第二外侧层，所述中间层为无纺布薄膜，所述第一外侧层为聚乙烯薄膜或聚丙烯薄膜，所述第二外侧层为聚乙烯薄膜或聚丙烯薄膜。2.根据权利要求1所述的锂离子电池用复合隔膜，其特征在于，所述中间层的厚度为5-10μm；和/或，所述第一外侧层的厚度为5-15μm；和/或，所述第二外侧层的厚度为5-15μm。3.一种如权利要求1或2所述的锂离子电池用复合隔膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：S1、利用高压静电纺丝技术制备无纺布薄膜；S2、将聚丙烯或聚乙烯原料通过熔融挤出设备和热拉伸设备形成聚丙烯薄膜或聚乙烯薄膜；S3、制备粘结剂溶液；S4、将粘结剂溶液涂覆在所述无纺布薄膜的表面，将聚丙烯薄膜或聚乙烯薄膜与涂覆有粘结剂溶液的无纺布薄膜复合，并进行热处理定型，得到所述锂离子电池用复合隔膜。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述S1中，通过高压静电纺丝机利用高压静电场对静电纺丝溶液的击穿作用来制备所述无纺布薄膜；优选地，所述静电纺丝溶液的原料包括质量分数为10％-15％的聚合物、质量分数为85％-90％的静电纺丝溶剂；优选地，所述聚合物为聚酯、聚烯烃、腈聚合物、聚酰亚胺、聚醚、聚烯烃、聚乙烯醇、热粘合聚酯、聚苯乙烯中的一种或至少两种的组合；优选地，所述静电纺丝溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、四亚甲基亚砜中的一种或至少两种的组合；优选地，静电纺丝参数为：纺丝温度50～65℃，纺丝相对湿度50-80％，纺丝电压18～25KV，接收距离5～10c...

【专利技术属性】
技术研发人员：何海平，詹世英，
申请(专利权)人：银隆新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44