一种复合隔膜及其制备方法以及包括该复合隔膜的锂电池技术

本申请提供了一种复合隔膜及其制备方法以及包括该复合隔膜的锂电池。复合隔膜包括膜层基体和复合于膜层基体表面的功能性膜层，功能性膜层由表面亲油的纳米陶瓷、聚乙烯和致孔剂制备得到，膜层基体由表面亲油的纳米陶瓷与共聚型聚丙烯、低熔点聚乙烯、致孔剂制备得到。该复合隔膜吸液保液率较高、平均孔径较小、空隙率较高，该复合隔膜具有优异的综合性能，具有重大的工业价值和广阔的市场前景。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种复合隔膜及其制备方法以及包括该复合隔膜的锂电池
本申请涉及电池
，具体而言，涉及一种复合隔膜及其制备方法以及包括该复合隔膜的锂电池。
技术介绍
锂离子电池在日常生活中有着举足轻重的作用。锂离子电池由于其能量密度高、循环寿命长、安全无公害、快速冲放电的性能，成为了众多便携电子设备和电动汽车的首选。作为锂离子电池的重要组成部分，锂离子电池隔膜受到越来越多的关注。隔膜的性能影响着锂离子电池的容量、安全性能以及循环性能，对锂离子电池的综合性能有决定性作用。目前商品化的锂电池隔膜以聚烯烃单层薄膜或多层薄膜为主，但是聚烯烃隔膜与电解液的亲和性差，保液能力较差。申请内容本申请的目的在于提供一种复合隔膜，该复合隔膜吸液保液率较高、平均孔径较小、空隙率较高，从而使得复合隔膜具有优异的综合性能。本申请的目的还包括提供一种复合隔膜的制备方法，该制备方法能制备得到品质较好的复合隔膜。本申请的目的还包括提供一种锂离子电池，其包括上述的复合隔膜，其具有上述复合隔膜的各项优点。为了实现上述目的中的至少一个目的，本申请提供如下技术方案：一种复合隔膜，包括膜层基体和复合于膜层基体表面的功能性膜层，功能性膜层由表面亲油的纳米陶瓷、聚乙烯和致孔剂制备得到，膜层基体由表面亲油的纳米陶瓷与共聚型聚丙烯、低熔点聚乙烯、致孔剂制备得到。一种如上述的复合隔膜的制备方法，包括：将混合的表面亲油的纳米陶瓷、聚乙烯和致孔剂熔化、塑化得到第一熔体；将混合的表面亲油的纳米陶瓷、共聚型聚丙烯、致孔剂和低熔点聚乙烯熔化、塑化得到第二熔体；第一熔体与第二熔体复合后挤出得到流延膜；对流延膜进行双向拉伸后将石蜡油萃取出来。一种锂离子电池，包括正极、负极和上述的复合隔膜或上述的制备方法制备得到的复合隔膜。本申请实施例提供一种复合隔膜及其制备方法以及具有该复合隔膜的锂离子电池的有益效果是：复合隔膜中的膜层基体中引入了共聚型聚丙烯和低熔点聚乙烯，共聚型聚丙烯能够具有较好地界面效应，提高膜层基体中各组分的相容性；低熔点聚乙烯的熔点较低，在制备过程中，温度可保持在较低的范围，从而可以有利于形成孔径小、孔隙率高的膜层基体。另外，功能性膜层和膜层基体中均引入了表面亲油的纳米陶瓷，纳米陶瓷由于粒径较小，增大了功能性膜层与膜层基体层的表面积，能够使得功能性膜层与膜层基体之间的结合更好，同时能增加复合隔膜对锂电池中电解液的吸附，提高其吸液保液率，提高离子电导率。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为第一实施例中提供的复合隔膜的扫描电子显微镜图谱；图2为第二实施例中提供的复合隔膜的扫描电子显微镜图谱；图3为第三实施例中提供的复合隔膜的扫描电子显微镜图谱；图4为第四实施例中提供的复合隔膜的扫描电子显微镜图谱；图5为第五实施例中提供的复合隔膜的扫描电子显微镜图谱；图6为第六实施例中提供的复合隔膜的扫描电子显微镜图谱；图7为第七实施例中提供的复合隔膜的扫描电子显微镜图谱；图8为第八实施例中提供的复合隔膜的扫描电子显微镜图谱；图9为第九实施例中提供的复合隔膜的扫描电子显微镜图谱；图10为对比例中提供的复合隔膜的扫描电子显微镜图谱。具体实施方式下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本实施方式提供一种复合隔膜，复合隔膜包括膜层基体和复合于膜层基体表面的功能性膜层，功能性膜层由表面亲油的纳米陶瓷、聚乙烯和致孔剂制备得到，膜层基体由表面亲油的纳米陶瓷与共聚型聚丙烯、低熔点聚乙烯、致孔剂制备得到。复合隔膜中的膜层基体中引入了低熔点聚乙烯和共聚型聚丙烯，共聚型聚丙烯能够具有较好的界面效应，提高膜层基体中各组分的相容性；低熔点聚乙烯的熔点较低，在制备过程中，温度可保持在较低的范围，从而可以有利于形成孔径小、孔隙率高的膜层基体。另外，功能性膜层和膜层基体中均引入了表面亲油的纳米陶瓷，纳米陶瓷由于粒径较小，增大了功能性膜层与膜层基体层的表面积，能够使得功能性膜层与膜层基体之间的结合更好，同时能增加复合隔膜对锂电池中电解液的吸附，提高其吸液保液率，提高离子电导率。需要说明的是，复合隔膜可以是膜层基体的一侧表面复合上功能性膜层，也可以是膜层基体的上下表面均复合上功能性膜层。其中，功能性膜层的层数和膜层基体的层数均可以根据需要进行制备。在一些实施方式中，复合隔膜的制备方法包括：将混合的表面亲油的纳米陶瓷、聚乙烯和致孔剂熔化、塑化得到第一熔体。其中，为了使得各组分熔化、塑化后得到的第一熔体是均匀地，先将表面亲油的纳米陶瓷和聚乙烯充分混合后再和致孔剂进行充分混合。其中，表面亲油的纳米陶瓷的质量为功能性膜层原料的粉料的质量的1％～12％。在一些实施方式中，表面亲油的纳米陶瓷的质量为功能性膜层原料的粉料的质量的3％～8％。在本实施方式中，第一熔体中的致孔剂包括石蜡油，石蜡油被萃取后，可以形成稳定的孔结构。需要说明的是，由于石蜡油不属于粉料，这里的功能性膜层的粉料的质量即指的是表面亲油的纳米陶瓷和聚乙烯的质量之和。另外，在一些实施方式中，第一熔体中的聚乙烯包括高分子量聚乙烯或超高分子量聚乙烯。进一步地，将混合的表面亲油的纳米陶瓷、共聚型聚丙烯和低熔点聚乙烯熔化、塑化得到第二熔体。同样地，为了使得各组分熔化、塑化后的第二熔体是均匀地，先将表面亲油的纳米陶瓷、共聚型聚丙烯和低熔点聚乙烯进行充分混合后与致孔剂充分混合。其中，表面亲油的纳米陶瓷的质量为膜层基体原料的粉料的质量的1％～12％。在一些实施方式中，表面亲油的纳米陶瓷的质量为膜层基体原料的粉料的质量的3％～8％。同样地，第二熔体中的致孔剂包括石蜡油，石蜡油被萃取后，可以形成稳定的孔结构。这里的膜层基体原料的粉料的质量即指的是表面亲油的纳米陶瓷、共聚型聚丙烯和低熔点聚乙烯的质量之和。另外，共聚型聚丙烯的质量为膜层基体原料中粉料的质量的5％～15％。共聚型聚丙烯的共聚结构单元为乙烯或丁烯，结构单元的分子量为共聚型聚丙烯的分子链主链结构分子量的5％～15％。可选地，在一些实施方式中，结构单元的分子量为共聚型聚丙烯的分子链主链结构分子量的8％～12％。由于共聚型聚丙烯是由乙烯或丁烯加上丙烯进行共聚得到的，具有较好地界面效应，能够提高膜层基体中各组分的相容性。在一些实施方式中，共聚型聚丙烯为乙烯基共聚聚丙烯，乙烯基含量8.6％，分子量约为25万，熔融指数为0.56。其中，低熔点聚乙烯的熔点较低，其熔点低于130℃，在制备过程中，温度可保持在较低的范围，从而可以有利于形成孔径小、孔隙率高、较宽的闭孔破膜温度窗口的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合隔膜，其特征在于，包括膜层基体和复合于所述膜层基体表面的功能性膜层，所述功能性膜层由表面亲油的纳米陶瓷、聚乙烯和致孔剂制备得到，所述膜层基体由表面亲油的纳米陶瓷与共聚型聚丙烯、低熔点聚乙烯、致孔剂制备得到。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种复合隔膜，其特征在于，包括膜层基体和复合于所述膜层基体表面的功能性膜层，所述功能性膜层由表面亲油的纳米陶瓷、聚乙烯和致孔剂制备得到，所述膜层基体由表面亲油的纳米陶瓷与共聚型聚丙烯、低熔点聚乙烯、致孔剂制备得到。


根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于，所述表面亲油的纳米陶瓷由硅烷偶联剂对纳米陶瓷进行表面改性得到。


根据权利要求2所述的复合隔膜，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或多种。


根据权利要求2所述的复合隔膜，其特征在于，所述纳米陶瓷选自纳米氧化铝、纳米氧化钛、纳米氧化硅、纳米氧化锆及纳米氧化锌中的一种或多种。


根据权利要求2或4所述的复合隔膜，其特征在于，所述纳米陶瓷的颗粒尺寸为5～200nm。


根据权利要求1-4任一项所述的复合隔膜，其特征在于，所述功能性膜层中的所述聚乙烯包括高分子量聚乙烯。


根据权利要求1-4任一项所述的复合隔膜，其特征在于，所述致孔剂包括石蜡油。


根据权利要求1-4任一项所述的复合隔膜，其特征在于，所述共聚型聚丙烯的共聚结构单元为乙烯或丁烯，所述结构单元的分子量为所述共聚型聚丙烯的分子链主链结构分子量的5％～15％。


根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于，所述的低熔点聚乙烯的分子量高于30万、熔点低于130℃。


根据权利要求1或8所述的复合隔膜，其特征在于，所述共聚型聚丙烯的质量为所述膜层基体原料中粉料的质量的5％～15％。


根据权利要求10所述的复合隔膜，其特征在于，所述共聚型聚丙烯的质量为所述膜层基体原料中粉料的质量的8％～12％。


根据权利要求1、2或4所述的复合隔膜，其特征在于，所述膜层基体的所述表面亲油的纳米陶瓷的质量为所述膜层基体原料中粉料的质量的1％～12％。


根据权利要求12所述的复合隔膜，其特征在于，所述膜层基体的所述表面亲油的纳米陶瓷的质量为所述膜层基体原料中粉料...

【专利技术属性】
技术研发人员：程文广，陈秀峰，
申请(专利权)人：深圳市星源材质科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44