一种多层结构锂离子电池绝缘隔膜制造技术

本实用新型专利技术公开了一种多层结构锂离子电池绝缘隔膜，包括至少一层电化学功能层；当为一层电化学功能层时，在电化学功能层()的前后均叠放有至少一层力学功能层；当为多层时，多层电化学功能层前后间隔且叠放，在相邻的两层电化学功能层间，以及前后侧的两层电化学功能层的外侧均叠放有至少一层力学功能层；电化学功能层，为网状或海绵状或凝胶状薄膜，具有电化学性能，用作锂离子电池中离子通道和正负电极间的绝缘材料；力学功能层，为多孔薄膜，用作锂离子电池隔膜骨架。该隔膜的力学性能、耐高温性能、阻燃性能和电化学性能、电绝缘性能均能满足锂离子电池隔膜的要求。能满足锂离子电池隔膜的要求。能满足锂离子电池隔膜的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种多层结构锂离子电池绝缘隔膜


[0001]本技术属于绝缘材料领域，具体涉及一种多层结构锂离子电池绝缘隔膜。

技术介绍

[0002]锂离子电池因具有能量密度高、安全性好、无记忆效应等众多优点，已应用于电子产品、交通工具以及航空航天等领域。而隔膜作为锂离子电池的主要组成部分之一，不仅对电池的安全性能起着重要作用，还对电池的电化学性能有直接影响。
[0003]不同材质的隔膜，其性能优缺点不同。聚烯烃隔膜因具有良好的化学稳定性、力学性能以及较低的成本被广泛应用于商用锂离子电池中。然而，聚烯烃隔膜固有的热稳定性低、电解液润湿性差、导致隔膜电绝缘性能丧失的意外损坏率高等缺陷，使锂离子电池存在安全隐患，并且影响其电化学性能的发挥。因此，开发具有热稳定性高、电化学性能好/电绝缘性能可靠的锂离子电池隔膜仍是目前锂离子电池领域研究的热点。以聚酰亚胺(PI)、聚苯并咪唑(PBI)、聚丙烯晴(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等耐热聚合物作为膜材料，利用静电纺丝法、相转化法等制备出锂离子电池隔膜，显示出比商业聚烯烃隔膜更好的耐热性、电化学稳定性和可靠的电绝缘性能。
[0004]但这些材料制备的锂电池隔膜的拉伸强度却低于聚烯烃隔膜的拉伸强度(不小于100MPa)。这种情况的原因在于锂离子电池隔膜的结构。现有的锂离子电池隔膜是单层结构，而且大多采用单一材料制备，即使对单一材料改性，也不能完全满足锂离子电池隔膜要求的力学性能、耐高温性能、阻燃性能和电化学性能等性能。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是提供一种多层结构锂离子电池绝缘隔膜，该隔膜的力学性能、耐高温性能、阻燃性能和电化学性能、电绝缘性能均能满足锂离子电池隔膜的要求。
[0006]本技术采用以下技术方案：一种多层结构锂离子电池绝缘隔膜，包括至少一层电化学功能层；
[0007]当为一层电化学功能层时，在电化学功能层1的前后均叠放有至少一层力学功能层；
[0008]当为多层时，多层电化学功能层前后间隔且叠放，在相邻的两层电化学功能层间，以及前后侧的两层电化学功能层的外侧均叠放有至少一层力学功能层；
[0009]电化学功能层，为网状或海绵状或凝胶状薄膜，具有电化学性能，用作锂离子电池中离子通道和正负电极间的绝缘材料；
[0010]力学功能层，为多孔薄膜，用作锂离子电池隔膜骨架。
[0011]进一步地，还包括阻燃耐温功能层，为两层，分别叠放于前后外侧的力学功能层的外侧。
[0012]进一步地，相邻的各层间用粘结剂粘结或经高压热定型联接。
[0013]进一步地，电化学功能层、阻燃耐温功能层和力学功能层具有相同的规格尺寸。
[0014]进一步地，电化学功能层由聚酰亚胺树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚醚酮树脂、聚砜树脂(PSF)、聚芳醚砜树脂、聚脲树脂、聚苯并咪唑、聚氨酯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯或对苯二甲酸乙二醇酯材料制备而成。
[0015]进一步地，力学功能层由聚酰亚胺、聚脲、聚苯硫醚树脂、聚醚醚酮树脂、聚砜树脂、聚芳醚砜树脂材料或尼龙材料制备而成。
[0016]进一步地，阻燃耐温功能层由具有耐温性的聚酰亚胺、聚磷腈、聚脲、聚氨酯、聚苯并咪唑、聚砜、聚芳醚砜、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯聚、聚偏二氯乙烯、阻燃性尼龙或阻燃性聚丙烯酸酯材料制备而成。
[0017]本技术的有益效果是：1.锂离子电池隔膜采用多层结构，相邻层的功能不同，锂离子电池隔膜拉伸强度高，不小于100MPa，力学性能好，热变形温度高，不低于236℃，耐热性能好，氧指数高，不小于28％、，阻燃性好，电绝缘稳定性高。2.为使各功能层形成完整的隔膜，各功能层之间通过热压合连接或用胶粘剂粘结等方式结合，所采用结合方式不影响隔膜性能。
附图说明
[0018]图1为实施例1制备的多层结构锂离子电池绝缘隔膜的结构示意图；
[0019]图2为实施例2制备的多层结构锂离子电池绝缘隔膜的结构示意图；
[0020]图3为实施例3制备的多层结构锂离子电池绝缘隔膜的结构示意图。
[0021]其中：1.电化学功能层；2.力学功能层；3.阻燃耐温功能层；4.多层结构锂离子电池绝缘隔膜。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。
[0023]本技术一种多层结构锂离子电池绝缘隔膜4，包括至少一层电化学功能层1；当为一层电化学功能层1时，在电化学功能层1的前后均叠放有至少一层力学功能层2；当为多层时，多层电化学功能层1前后间隔且叠放，在相邻的两层电化学功能层1间，以及前后侧的两层电化学功能层1的外侧均叠放有至少一层力学功能层2。
[0024]电化学功能层1，为网状或海绵状或凝胶状薄膜，具有电化学性能，用作锂离子电池中离子通道和正负电极间的绝缘材料。
[0025]力学功能层2，为多孔薄膜，用作锂离子电池隔膜骨架，提高隔膜力学强度，以及锂离子电池的中离子通道和正负电极间的绝缘材料。
[0026]还包括阻燃耐温功能层3，为两层，分别叠放于前后外侧的力学功能层2的外侧。
[0027]为使各功能层形成完整的隔膜，相邻的各层间用粘结剂粘结或经高压热定型联接，所采用结合方式不影响隔膜性能。
[0028]电化学功能层1、阻燃耐温功能层3和力学功能层2具有相同的规格尺寸。
[0029]电化学功能层2，具有较高耐热性能和一定力学性能，由聚酰亚胺树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚醚酮树脂、聚砜树脂、聚芳醚砜树脂、聚脲树脂、聚苯并咪唑、聚氨酯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯或对苯二甲酸乙二醇酯制备而成。
[0030]阻燃耐温功能层3，可以为无极阻燃材料、有机阻燃材料或复合阻燃材料，且具有
良好的成膜型、加工性和一定的力学性能。由具有耐温性的聚酰亚胺、聚磷腈、聚脲、聚氨酯、聚苯并咪唑、聚砜、聚芳醚砜、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯聚、聚偏二氯乙烯、阻燃性尼龙或阻燃性聚丙烯酸酯制备而成。
[0031]力学功能层1，其力学性能和高温性能好且具有一定阻燃性；由聚酰亚胺、聚脲、聚苯硫醚树脂、聚醚醚酮树脂、聚砜树脂、聚芳醚砜树脂或尼龙制备而成。
[0032]上述各功能层材料耐化学腐蚀性符合要求，如果一种材料的阻燃耐温性能和力学性能同时满足锂离子电池隔膜要求，那么阻燃耐温功能层和力学功能层可以合并为一层力学功能层。
[0033]上述一种多层结构锂离子电池绝缘隔膜4的制备方法如下：将阻燃耐温功能层材料、力学功能层材料和化学功能层材料制成相同规格尺寸、相同或不同厚度的阻燃功能层3、力学功能层2和电化学功能层1。将各功能层之间按设计顺序叠放在一起。将各功能层用粘结剂粘结或经高压热定型联接制成多层结构锂离子电池隔膜。
[0034]经测试，该种锂离子电池隔膜孔隙率不小于60％、拉伸强度不小于100MPa、热变形温度不小于230℃、氧指数不小于28％。
[0035]其中，隔膜的拉伸强度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层结构锂离子电池绝缘隔膜，其特征在于，包括至少一层电化学功能层(1)；当为一层电化学功能层(1)时，在所述电化学功能层(1)的前后均叠放有至少一层力学功能层(2)；当为多层时，多层所述电化学功能层(1)前后间隔且叠放，在相邻的两层所述电化学功能层(1)间，以及前后侧的两层电化学功能层(1)的外侧均叠放有至少一层力学功能层(2)；所述电化学功能层(1)，为薄膜，具有电化学性能，用作锂离子电池中离子通道和正负电极间的绝缘材料；所述力学功能层(2)，为多孔薄膜，用作锂离子电池隔膜骨架。2.如权利要求1所述的一种多层结构锂离子电池绝缘隔膜，其特征在于，还包括阻燃耐温功能层(3)，为两层，分别叠放于前后外侧的所述力学功能层(2)的外侧。3.如权利要求2所述的一种多层结构锂离子电池绝缘隔膜，其特征在于，相邻的各层间用粘结剂粘结或经高压热定型联接。4.如权利要求3所述的一种多层结构锂离子电池绝缘隔膜，其特征在于，所述电化学功能层(1)、阻燃耐温功...

【专利技术属性】
技术研发人员：李陶琦，聂麒曌，蔡阿丽，周雨薇，
申请(专利权)人：大同共聚西安科技有限公司，
类型：新型
国别省市：