一种高能电子束辐照交联锂离子电池隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及及锂离子电池隔膜制备技术领域，具体为一种高能电子束辐照交联锂离子电池隔膜，其包括位于上层的复合材料层和位于下层的三层共挤隔膜，所述复合材料层涂覆于所述三层共挤隔膜上表面，所述复合材料层为经过高能电子束辐照并发生交联反应形成聚合物网络结构，所述复合材料层为聚丙烯酸酯基复合材料层，所述复合材料层由以下质量分数组成：聚丙烯酸酯树脂100份，无机填料10～100份，抗氧剂0.1～1份，交联剂0.1～5份，助交联剂0.1～5份，硅烷偶联剂0.1～2份，去离子水10～100份；本发明专利技术通过聚丙烯酸酯树脂体系的固化反应可以有效增加锂离子电池隔膜的横向拉伸强度，提高隔膜的耐热性能，增加散热，降低锂离子电池的燃烧风险。烧风险。

【技术实现步骤摘要】
一种高能电子束辐照交联锂离子电池隔膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及及锂离子电池隔膜制备
，具体为一种高能电子束辐照交联锂离子电池隔膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]在锂电池结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要作用。从作用出发看性能要求，锂电池隔膜一般需要满足如下几个方面的要求：(1)隔断性要求：具有电子绝缘性，保证正、负极的有效隔离；(2)孔隙率要求：有一定的孔径和孔隙率，保证低的电阻和高的离子电导率，对锂离子有很好的透过性；(3)化学和电稳定性要求：由于电解质的溶剂为强极性的有机化合物，隔膜必须耐电解液腐蚀，有足够的化学和电化学稳定性；(4)浸润性要求：对电解液的浸润性好并具有足够的吸液保湿能力；(5)力学强度要求，具有足够的力学性能，包括穿刺强度、拉伸强度等，但厚度尽可能小；(6)平整性要求：空间稳定性和平整性好；(7)安全性要求：热稳定性和自动关断保护性能好。
[0003]伴随近年来锂离子二次电池的高容量化，对于隔膜的研究开发正朝着薄膜化、低电阻、高孔隙率的方向进行。对于锂电池系列，其电解液为有机溶剂体系，因而需要用耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚丙烯多孔膜。
[0004]现有技术中，专利号为CN201710306384.3的中国专利《一种用于电池隔离的增强膜及其制备方法》，其采用双向拉伸后的膨体聚四氟乙烯微孔滤膜，纵向拉伸强度达到25～30MPa，横向拉伸强度达到20～25MPa，纵向弹性模量达到70～80MPa，横向弹性模量达到50～60MPa。专利号为CN201811426315.7的中国专利《一种锂离子电池复合隔膜制备方法及含有该复合隔膜的锂离子电池》，其先将聚丙烯、超高分子量聚乙烯及成孔剂通过混料机混合，经过干燥处理之后将混合料挤出成膜，将一层隔膜纵向拉伸成孔，另一层隔膜横向拉伸成孔，然后将两层隔膜进行热压复合，热定型，收卷。但是用聚四氟乙烯制造出的隔膜需要高温200℃以上进行加工，原料来源少，成本较高，不符合目前隔膜的性价比要求。采用超高分子量聚乙烯会造成隔膜的加工困难，不均匀，工艺复杂等缺点，影响电池的使用效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种高能电子束辐照交联锂离子电池隔膜及其制备方法，其提高隔膜的耐热性能，增加散热，降低锂离子电池的燃烧风险。同时高能辐射交联锂离子电池隔膜提高了锂离子电池的可靠性。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高能电子束辐照交联锂离子电池隔膜包括位于上层的复合材料层和位于下层的三层共挤隔膜，所述复合材料层涂覆于所述三层共挤隔膜上表面，所述复合材料层为经过高能电子束辐照并发生交联反应形成聚合物网络结构，所述复合材料层为聚丙烯酸酯基复合材料层，所述复合材料层由以下质量分数组成：聚丙烯酸酯树脂100份，无机填料10～100份，抗氧剂0.1～1份，交联剂0.1～5份，助
交联剂0.1～5份，硅烷偶联剂0.1～2份，去离子水10～100份；所述三层共挤隔膜是由以下质量分数组成：聚烯烃100份，成孔剂0.01～1份，抗氧剂0.01～1份，硅烷偶联剂0.1～2份。
[0007]优选的，所述复合材料层选用的聚丙烯酸酯树脂为水性聚丙烯酸树脂及其丙烯酸树脂共聚物，分子量为10000～100000，熔融温度在60～100℃。所述的聚丙烯酸酯树脂为聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸钾甲酯
‑
丙烯酸酯共聚物、乙烯
‑
醋酸乙烯酯树脂、乙烯
‑
辛烯共聚树脂等一种或两种以上。
[0008]作为进一步的技术方案：所述聚丙烯的熔点为150～190℃，熔体流动速率为0.5～5g/min,聚乙烯的熔点为120～150℃，熔体流动速率为0.1～10g/min。
[0009]优选的，所述复合材料层选用的无机填料为氧化铝、二氧化硅、氧化锆、滑石粉、玻璃微珠，二氧化钼，三氧化钼，粒径在1000～5000目。
[0010]优选的，所述复合材料层选用的抗氧剂为β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、三甘油双3
‑
(3
‑
叔丁基
‑
4羟基
‑5‑
甲苯苯基)丙烯酸酯、1,3,5
‑
三(4
‑
叔丁基
‑3‑
羟基
‑
2,6
‑
二甲苯苄基)
‑
1,3,5
‑
三嗪
‑
2,4,6
‑
(1H，3H，5H)
‑
三酮的一种或几种。
[0011]优选的，所述复合材料层选用的交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、过氧化氢二异丙苯、2,5
‑
二甲基
‑
2,5
‑
二叔丁基过氧化己烷、过氧化2
‑
乙基己基碳酸叔戊酯、1,1
‑
双(过氧化叔丁基)环己烷、1,1
‑
双(过氧化叔丁基)
‑
3,3,5
‑
三甲基环己烷一种或几种。
[0012]优选的，所述复合材料层选用的助交联剂为三(2
‑
羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸二乙二醇酯、聚乙二醇200二丙烯酸酯、三缩四乙二醇二甲基丙烯酸、15(乙氧基)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙二醇400二丙烯酸酯、聚乙二醇600二丙烯酸酯、聚乙二醇200二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇400二甲基丙烯酸酯、1,6
‑
己二醇二甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯丙三醇衍生物中的一种或多种混合。
[0013]优选的，所述复合材料层选用的硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、γ
‑
巯基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β
‑
甲氧基乙氧基)硅烷、γ
‑
异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、γ
‑
巯基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷一种或几种。
[0014]优选的，所述下三层共挤隔膜为PP/PP/PP或PP/PE/PP或PP/PET/PP隔膜。
[0015]优选的，所述三层共挤隔膜中聚烯烃为聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯一种或几种。
[0016]所述三层共挤隔膜中成孔剂为C6
‑
15烷烃、C8
‑
15脂肪族羧酸、C1
‑
4烷酯一种或几种。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高能电子束辐照交联锂离子电池隔膜，其特征在于：包括位于上层的复合材料层和位于下层的三层共挤隔膜，所述复合材料层涂覆于所述三层共挤隔膜上表面，所述复合材料层为经过高能电子束辐照并发生交联反应形成聚合物网络结构，所述复合材料层为聚丙烯酸酯基复合材料层，所述复合材料层由以下质量分数组成：聚丙烯酸酯树脂100份，无机填料10～100份，抗氧剂0.1～1份，交联剂0.1～5份，助交联剂0.1～5份，硅烷偶联剂0.1～2份，去离子水10～100份；所述三层共挤隔膜是由以下质量分数组成：聚烯烃100份，成孔剂0.01～1份，抗氧剂0.01～1份，硅烷偶联剂0.1～2份。2.根据权利要求1所述的一种高能电子束辐照交联锂离子电池隔膜，其特征在于：所述复合材料层选用的聚丙烯酸酯树脂为水性聚丙烯酸树脂及其丙烯酸树脂共聚物，分子量为10000～100000，熔融温度在60～100℃。3.根据权利要求1所述的一种高能电子束辐照交联锂离子电池隔膜，其特征在于：所述复合材料层选用的无机填料为氧化铝、二氧化硅、氧化锆、滑石粉、玻璃微珠，二氧化钼，三氧化钼，粒径在1000～5000目。4.根据权利要求1所述的一种高能电子束辐照交联锂离子电池隔膜，其特征在于：所述复合材料层选用的抗氧剂为β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、三甘油双3
‑
(3
‑
叔丁基
‑
4羟基
‑5‑
甲苯苯基)丙烯酸酯、1,3,5
‑
三(4
‑
叔丁基
‑3‑
羟基
‑
2,6
‑
二甲苯苄基)
‑
1,3,5
‑
三嗪
‑
2,4,6
‑
(1H，3H，5H)
‑
三酮的一种或几种。5.根据权利要求1所述的一种高能电子束辐照交联锂离子电池隔膜，其特征在于：所述复合材料层选用的交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、过氧化氢二异丙苯、2,5
‑
二甲基
‑
2,5
‑
二叔丁基过氧化己烷、过氧化2
‑
乙基己基碳酸叔戊酯、1,1
‑
双(过氧化叔丁基)环己烷、1,1
‑
双(过氧化叔丁基)
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：王红兵，陈勇，唐浩林，杨招，李雷，马兴玉，边红兵，付凯，徐胜明，边光裕，黄迪遥，梅柱，
申请(专利权)人：武汉惠强新能源材料科技有限公司河南惠强新能源材料科技股份有限公司合肥惠强新能源材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：