一种多层复合结构隔膜制造技术

本发明专利技术公开了一种多层复合结构隔膜。所述复合结构隔膜包括多孔聚合物基膜、复合在多孔聚合物基膜表面的多孔材料层和低温自闭孔层；多孔聚合物基膜为PE膜、PP膜、PP/PE/PP复合膜、PDMS膜、PET膜、PA膜、PI膜等的一种或多种的复合；多孔材料为多孔陶瓷材料、MOFs材料、COFs材料、普鲁士蓝类材料、沸石分子筛材料中的一种或多种；低温自闭孔材料为聚烯烃及其衍生物、聚偏氟乙烯共聚物、聚丙烯酸及其衍生物中一种或多种的混合物。本发明专利技术的多层复合结构隔膜具有低闭孔温度，快速响应电池热失控行为，增加电池安全性；多孔材料层具有规则可调控的孔道结构，可以改善隔膜的浸润性、促进离子传输等，提高电池的倍率性和循环稳定性。提高电池的倍率性和循环稳定性。提高电池的倍率性和循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种多层复合结构隔膜


[0001]本专利技术属于电池
，涉及一种多层复合结构隔膜。

技术介绍

[0002]隔膜是电池四个核心部件之一，起到传输离子和绝缘电子的作用，是电池安全的重要保障。目前商用的隔膜主要是多孔聚烯烃材料，如PE膜、PP膜，或者是两者的复合结构。然而，聚烯烃类隔膜在电池内部过热发生收缩时，或是枝晶产物刺破隔膜时，均会造成电池短路，进而引发燃烧、甚至爆炸等安全事故。
[0003]随着市场对隔膜需求的增加，对隔膜的性能也提出了更加严苛的要求，如快速的热关断能力、更高的离子传输性、更好的倍率性和循环稳定性等，从而可以保障电池具有更高的使用安全性和电化学性能。现有公开技术在基膜表面涂覆无机陶瓷材料(中国专利CN105789539A、CN 111509168 B)、涂覆热敏材料(中国专利CN 108470873 A、CN 113054324A、CN 112795184 A、CN 115548583 A、CN 115498363 A)、涂覆杂化阻燃材料(中国专利CN114583392A、CN 116144071 A)、涂覆多孔材料(中国专利CN 113964373 A、CN 113574731A、CN 115810867 A、CN 116169434 A)，均不能同时满足上述要求；此外，中国专利(CN114188663 A)公布了一种多层复合隔膜及其制备方法，可以实现低闭孔温度和高破膜温度，从而提升隔膜的整体性能。但是，该公布专利技术利用聚丙烯大孔径和高孔隙率的物理性质提升隔膜的吸液率，考虑到聚烯烃材料的非极性特点以及其有限的孔道面积，对极性电解液的浸润效果不佳，导致其吸液和保液能力有限，也不能完全满足上述严苛的要求。

技术实现思路

[0004]针对现有隔膜不能满足市场日益严苛的要求，本专利技术提出了一种多层复合结构隔膜，旨在通过引入低温闭孔材料和多孔材料，同时提高隔膜的热关断能力和离子传输能力以及实现离子的均匀分布，从而同时一并提升电池的使用安全性和电化学性能，满足市场对电池的全面要求。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术公开了一种多层复合结构隔膜，所述多层复合结构隔膜包括多孔聚合物基膜、复合在多孔聚合物基膜单侧或双侧的多孔材料层和低温自闭孔层；所述多层复合结构隔膜的膜层结构依次为低温自闭孔层
‑
多孔材料层
‑
基膜
‑
多孔材料层
‑
低温自闭孔层、或基膜
‑
多孔材料层
‑
低温自闭孔层。
[0007]进一步地，所述多孔聚合物基膜选自聚乙烯(PE)膜、聚丙烯(PP)膜、PP/PE/PP复合膜、聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜、聚酰胺(PA)膜、聚酰亚胺(PI)膜、玻璃纤维膜、无纺布中的一种或其任一种复合隔膜。
[0008]进一步地，所述多孔材料包括多孔陶瓷材料、金属有机框架(MOFs)材料、共价有机框架(COFs)材料、普鲁士蓝类材料、沸石分子筛材料中的一种或多种；其中，所述多孔材料粒径为1
‑
1000nm，孔径为0.1
‑
400nm，孔隙率大于10％。
[0009]进一步地，所述多孔陶瓷材料选自氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化钙、氧化锌、勃姆石、氮化铝、氮化硼中的一种或多种。
[0010]进一步地，所述MOF材料选自由下述至少一种金属离子或金属离子簇与下述至少一种有机配体配位形成的多孔结构材料中的一种或多种；优选地，所述金属离子包括Mg
2+
、Al
3+
、Ca
2+
、Ti
4+
、V
4+
、V
3+
、V
2+
、Cr
3+
、Mn
3+
、Mn
2+
、Fe
3+
、Fe
2+
、Co
3+
、Co
2+
、Ni
2+
、Ni
+
、Cu
2+
、Cu
+
、Zn
2+
、Ga
3+
、Ge
4+
、Ge
2+
、As
5+
、As
3+
、As
+
、Y
3+
、Zr
4+
、Mo
3+
、Pd
2+
、Pd
+
、Pt
2+
、Pt
+
、Ag
+
、Cd
2+
、In
3+
、La
3+
、Ce
4+
、Ce
3+
、Hf
4+
中的一种或多种；优选地，所述有机配体包括对苯二甲酸、2
‑
甲基咪唑、苯
‑
1,2,4,5
‑
四羧酸、5
‑
硝基间苯二甲酸、间苯二甲酸、烟酸、3
‑
硝基邻苯二甲酸、咪唑、5
‑
氨基间苯二甲酸、异烟酸、1,3,5
‑
三羧酸苯、2,3
‑
吡啶二羧酸、2,2'
‑
联吡啶、1,4
‑
环己烷二羧酸、噻吩
‑
2,5
‑
二羧酸、吡嗪、丁炔二酸、[1,1'
‑
联苯]‑4‑
羧酸、反式
‑
1,4
‑
环己烷二羧酸、顺
‑
1,2
‑
环己烷二甲酸、2,3,5,6
‑
四氟对苯二甲酸、2
‑
硝基对苯二甲酸、吡嗪
‑
2,3
‑
二羧酸、4,4'
‑
联苯二甲酸、富马酸、3,4
‑
吡啶二羧酸、2,4
‑
吡啶二羧酸、4
‑
氨基联苯二甲酸、水杨酸吖嗪、1H
‑
咪唑
‑
4,5
‑
二羧酸、1H
‑
吡唑
‑
3,5
‑
二羧酸水合物、4,4'
‑
联吡啶、3,6
‑
二
‑2‑
吡啶基
‑
1,2,4,5
‑
四嗪、2,5
‑
二溴对苯二甲酸、2,5
‑
二氯对二苯甲酸、反
‑
1,2
‑
环己烷二甲酸、3,5
‑
吡唑二甲酸、(1R,2R)
‑
1,2
‑
环己烷二甲酸、2,2'
‑
联苯二羧酸、3,5...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层复合结构隔膜，其特征在于：所述多层复合结构隔膜包括多孔聚合物基膜、复合在多孔聚合物基膜单侧或双侧表面的多孔材料层和低温自闭孔层；所述多层复合结构隔膜依次包括低温自闭孔层
‑
多孔材料层
‑
基膜
‑
多孔材料层
‑
低温自闭孔层、或者基膜
‑
多孔材料层
‑
低温自闭孔层。2.根据权利要求1所述的一种多层复合结构隔膜，其特征在于：所述多孔聚合物基膜为聚乙烯膜、聚丙烯膜、PP/PE/PP复合膜、聚二甲基硅氧烷膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚酰胺膜、聚酰亚胺膜、玻璃纤维膜、无纺布中的一种或多种的复合。3.根据权利要求1所述的一种多层复合结构隔膜，其特征在于：所述多孔材料层为多孔材料中的多孔陶瓷材料、金属有机框架材料、共价有机框架材料、普鲁士蓝类材料、沸石分子筛材料中的一种或多种形成；所述多孔材料的粒径为1
‑
1000nm；所述多孔材料的孔径为0.1
‑
400nm；所述多孔材料的孔隙率大于10％。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇，
申请(专利权)人：浙江汶纳新材料科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：