具有熱關斷效應的鋰離子電池用復合隔膜及其制備方法技術

本發明專利技術涉及隔膜技術領域，具體涉及一種具有熱關斷效應的鋰離子電池用復合隔膜及其制備方法。鋰離子電池用復合隔膜包括熱關斷涂膠層、聚合物多孔基膜和陶瓷涂層，所述熱關斷涂膠層設置于聚合物多孔基膜的背面，所述陶瓷涂層設置于聚合物多孔基膜的正面；所述熱關斷涂膠層由熱關斷漿料制成，所述熱關斷漿料包括骨架原料、低熔點高分子材料、粘合劑、穩定劑、潤濕劑和分散劑。復合隔膜在保證其他鋰離子電池用復合隔膜的基本性能不受影響的情況下，能較低溫度下，如約130℃溫度下，能起到隔膜自身熱關斷作用，其制備方法便于控制，生產效率高，有利于規模化大生產，制備的鋰離子電池用復合隔膜具有自身熱關斷效應，性能優越。性能優越。性能優越。

【技術實現步驟摘要】
具有熱關斷效應的鋰離子電池用復合隔膜及其制備方法


[0001]本專利技術涉及隔膜
，具體涉及一種具有熱關斷效應的鋰離子電池用復合隔膜及其制備方法。

技術介紹

[0002]隨著鋰離子電池技術的不斷發展，對電池的容量、循環性能和充放電電流密度提出了更高的要求，因此電池的安全就顯得格外的重要。鋰離子電池隔膜作為鋰離子電池的重要組成部分，其熱安全性能直接影響著電池的安全性能。現如今，人們研究隔膜的熱安全性，主要從提高隔膜的自身抗熱收縮性能(如涂覆無機陶瓷涂層等)，很少去研究如何在熱失控的情況下，怎么去抑制熱失控的進一步發生(熱失控后，由于隔膜存在微孔，鋰離子能繼續在其中發生遷移，電池內的反應仍在繼續，但由于材料本身的導熱系數較低，熱量會出現聚集，電池內部的溫度會繼續升高，隔膜會熔化而導致正負極直接短路，熱失控進一步惡化)。因此，迫切需要開發出一款能在較低溫度下(約130℃)起到熱關斷作用(抑制熱失控的進一步發生)的鋰離子電池隔膜。
[0003]目前，在熱關斷涂膠層的開發中，大多是將低熔點樹脂與耐熱粒子、粘結力互混，形成具有熱關斷+耐熱效果的熱關斷涂膠層。如專利公開號為CN111653716A的中國專利，公開了一種具有可逆熱關斷性能的隔膜及其制備方法和應用，將可逆熱膨脹高分子微球與耐熱粒子、粘結劑互混，然后涂覆于隔膜表面形成可逆熱關斷隔膜，這其中可逆熱膨脹高分子微球的含量優選占到整個涂層的50
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85％，其含量是相當高的，這樣會對涂層整體的熱收縮影響比較大；另外，這50
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85％的可逆熱膨脹高分子微球也會占據涂層一定的厚度，導致鋰離子在遷移過程中路徑變長，鋰離子的傳輸阻抗變大。

技術實現思路

[0004]為了克服現有技術中存在的缺點和不足，本專利技術的目的在于提供一種具有自身熱關斷效應的鋰離子電池用復合隔膜，該鋰離子電池用復合隔膜在保證其他鋰離子電池用復合隔膜的基本性能不受影響的情況下，能較低溫度下能起到隔膜自身熱關斷作用。
[0005]本專利技術的另一目的在于提供一種具有自身熱關斷效應的鋰離子電池用復合隔膜，該鋰離子電池用復合隔膜的制備方法便于控制，生產效率高，有利于規模化大生產，制備的鋰離子電池用復合隔膜具有自身熱關斷效應，性能優越。
[0006]為了解決上述技術問題，本專利技術采用如下技術方案：一種具有熱關斷效應的鋰離子電池用復合隔膜，包括熱關斷涂膠層、聚合物多孔基膜和陶瓷涂層，所述熱關斷涂膠層設置于聚合物多孔基膜的背面，所述陶瓷涂層設置于聚合物多孔基膜的正面；所述熱關斷涂膠層由熱關斷漿料制成，所述熱關斷漿料包括如下質量百分比的原料：骨架原料3
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10％、低熔點高分子材料3
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7.5％、粘合劑1
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3％、穩定劑10
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15％、潤濕劑0.1
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0.2％、分散劑0.1
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0.3％，余量為去離子水，以上原料的質量百分比之和為100％。
[0007]進一步的，所述陶瓷涂層的正面設置有膠粘層，所述膠粘層為PDVF膠層或者PMMA
膠層。本專利技術可以根據需要在陶瓷涂層的正面設置膠粘層，也可以不設置膠粘層。
[0008]進一步的，所述陶瓷涂層采用無機填料，所述無機填料為氧化鋁、氧化硅、氧化鈦、勃姆石、氫氧化鎂或氫氧化鋁中的至少一種。本專利技術的陶瓷涂層可保證隔膜熱收縮性能。所述無機填料的粒徑為0.5
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1.0μm。
[0009]進一步的，所述骨架原料為PMMA及其共聚物和PVDF及其共聚物中的至少一種。
[0010]本專利技術利用PMMA或PVDF作為主體骨架支撐材料，起到與極片的粘接作用，低熔點高分子材料為熱關斷材料少量填充在其中，起到熱關斷效果，當電池異常升溫至某一溫度時，熱關斷涂膠層中低熔點高分子材料率先變形后直至熔化，逐漸填補隔膜微孔，阻礙鋰離子進一步傳輸，阻斷電池內活性物質進一步反應，從而抑制熱失控的進一步發生，起到熱關斷的效果。
[0011]進一步的，所述聚合物多孔基膜為聚烯烴基膜，更進一步的，所述聚合物多孔基膜為聚乙烯基膜。聚乙烯基膜所述聚乙烯基膜的熔點為140
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180℃。
[0012]進一步的，所述PVDF及其共聚物采用的材料顆粒粒徑為D50＝1.0
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5.0μm，熔點為150
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200℃。PMMA及其共聚物采用的材料顆粒粒徑為D50＝0.5
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3μm，熔點為130
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140℃。所述低熔點高分子材料采用的材料顆粒粒徑為D50＝0.1
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0.5μm，熔點為70
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125℃。其中，低熔點高分子材料的顆粒粒徑較PVDF及其共聚物或PMMA及其共聚物的顆粒粒徑小，在涂覆烘干過程中，大部分低熔點高分子材料顆粒會沉積在熱關斷涂膠層靠近聚合物多孔基膜的一側或嵌在熱關斷涂膠層和聚合物多孔基膜之間，這樣低熔點高分子材料的引入即不會影響熱關斷涂膠層的整體厚度，也能在異常溫度時更快速熔化流動至聚合物多孔基膜內堵塞聚合物多孔基膜微孔(路徑短)，同時還不會對本身的熱關斷涂膠層粘接效果造成影響。
[0013]進一步的，所述熱關斷漿料包括如下質量百分比的原料：PMMA及其共聚物3
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5％、低熔點高分子材料3
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7.5％、粘合劑1
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3％、穩定劑10
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15％、潤濕劑0.1
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0.2％、分散劑0.1
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0.3％，余量為去離子水，以上原料的質量百分比之和為100％。
[0014]進一步的，所述熱關斷漿料包括如下質量百分比的原料：PVDF及其共聚物5
?
10％、低熔點高分子材料3
?
7.5％、粘合劑1
?
3％、穩定劑10
?
15％、潤濕劑0.1
?
0.2％、分散劑0.1
?
0.3％，余量為去離子水，以上原料的質量百分比之和為100％。
[0015]進一步的，所述PVDF及其共聚物為聚偏氟乙烯、偏氟乙烯
?
三氟乙烯、聚乙烯醇樹脂、聚乙烯醇縮丁醛或偏氟乙烯
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六氟丙烯中的至少一種；所述PMMA及其共聚物為甲基丙烯酸甲酯
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甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯
?
乙基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯
?
甲基丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸甲酯
?
甲基丙烯酸丁酯中的至少一種。
[0016]進一步的，所述低熔點高分子材料為聚乙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚異戊二烯、聚甲基丙烯甲酯或乙烯
?
醋酸乙烯酯共聚物中的至少一種。
[0017]進一步的，所述穩定劑為羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉或甲基纖維素的至少一種。
[0018]進一步的，所述粘合劑為丁苯橡膠、聚氨酯或環氧樹脂中的至少一種。...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種具有熱關斷效應的鋰離子電池用復合隔膜，其特征在于：包括熱關斷涂膠層、聚合物多孔基膜和陶瓷涂層，所述熱關斷涂膠層設置于聚合物多孔基膜的背面，所述陶瓷涂層設置于聚合物多孔基膜的正面；所述熱關斷涂膠層由熱關斷漿料制成，所述熱關斷漿料包括如下質量百分比的原料：骨架原料3
?
10％、低熔點高分子材料3
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7.5％、粘合劑1
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3％、穩定劑10
?
15％、潤濕劑0.1
?
0.2％、分散劑0.1
?
0.3％，余量為去離子水，以上原料的質量百分比之和為100％。2.根據權利要求1所述的具有熱關斷效應的鋰離子電池用復合隔膜，其特征在于：所述陶瓷涂層的正面設置有膠粘層，所述膠粘層為PDVF膠層或者PMMA膠層。3.根據權利要求1所述的具有熱關斷效應的鋰離子電池用復合隔膜，其特征在于：所述骨架原料為PMMA及其共聚物和PVDF及其共聚物中的至少一種。4.根據權利要求1所述的具有熱關斷效應的鋰離子電池用復合隔膜，其特征在于：所述熱關斷漿料包括如下質量百分比的原料：PMMA及其共聚物3
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5％、低熔點高分子材料3
?
7.5％、粘合劑1
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3％、穩定劑10
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15％、潤濕劑0.1
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0.2％、分散劑0.1
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0.3％，余量為去離子水，以上原料的質量百分比之和為100％。5.根據權利要求1所述的具有熱關斷效應的鋰離子電池用復合隔膜，其特征在于：所述熱關斷漿料包括如下質量百分比的原料：PVDF及其共聚物5
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10％、低熔點高分子材料3
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7.5％、粘合劑1
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3％、穩定劑10
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15％、潤濕劑0.1
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0.2％、分散劑0.1
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0....

【專利技術屬性】
技術研發人員：李雪，黃恩德，劉浩，李春倩，陳曉堃，
申請(專利權)人：廣東卓高新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：