一种网状多孔复合隔离膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种网状多孔复合隔离膜及其制备方法，网状多孔复合隔离膜，包括多孔薄膜层和复合在多孔薄膜层上的网状多孔介质层，其中，网状多孔介质层上的孔径的大小为0.1‑1um，网状多孔介质层的孔隙率为38‑43％。本发明专利技术网状多孔复合隔离膜具有较高的离子交换能力和亲液性，其电解液浸润能力强，热收缩率低，破膜温度高，提高了其安全性；另外，网状多孔复合隔离膜的制备方法工艺简单，对设备要求低，条件易控，成本低廉，适于工业化生产；由其所制备的锂电池在安全性、循环性和倍率性等方面均有显著的改善。

Netted porous composite isolation film and preparation method thereof

The invention discloses a reticular porous composite membrane and its preparation method, reticular porous composite membrane, including porous film and composite film on porous layer on the porous layer, the aperture of porous layer on the size of 0.1 1um mesh porous medium layer porosity is 38 43%. The present invention reticular porous composite ion isolation membrane with high exchange capacity and liquid electrolyte, the infiltration ability, low heat shrinkage rate, rupture in high temperature, improving its safety; in addition, process for preparing porous composite mesh membrane has the advantages of simple, low requirement on equipment, easy control, low cost condition that is suitable for industrialized production; the lithium battery prepared therefrom in safety, circulation and rate etc. were significantly improved.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种网状多孔复合隔离膜及其制备方法，属于电池

技术介绍
锂离子电池的隔离膜为锂离子电池的关键内层组件之一，隔离膜对电池的性能有着至关重要的影响。随着高能量密度电池和动力电池的快速发展，对锂离子二次电池的安全性提出了更高的要求，而隔离膜是影响锂离子二次电池安全性的关键因素之一。目前，锂二次电池大多采用的隔离膜是聚烯烃微孔薄膜材料，存在热收缩率大、离子交换能力差、亲液性差、循环性能差、耐穿刺安全性差、耐过充安全性差、耐温安全性差、耐挤压安全性差、闭孔温度和破膜温度低等缺陷；虽然也有复合膜的相关报道，但现有的复合膜的吸电解液能力、安全性、涂布分散性、循环性和使用寿命等性能，均有待进一步提高。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述陷，本专利技术提供一种网状多孔复合隔离膜及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种网状多孔复合隔离膜，包括多孔薄膜层和复合在多孔薄膜层上的网状多孔介质层，其中，网状多孔介质层上的孔径的大小为0.1-1um，网状多孔介质层的孔隙率为38-43％。本专利技术制备的网状多孔复合隔离膜的网状多孔介质层并不构成对锂离子移动的障碍,不影响该网状多孔复合隔离膜其他性能以及使用。本申请制备的网状多孔复合隔离膜的闭孔、破膜温度均得到了提高，安全性得到了显著地提搞；热收缩率大大减少；具有较高的离子交换能力和亲液性；具有良好的耐穿刺安全性能、良好的耐过充安全性能、耐高温安全性、优良的耐挤压安全性；本申请隔离膜所制备的锂离子电池循环性能、安全性和倍率性能都有显著的提升。为了进一步提高隔离膜的综合性能，优选，网状多孔介质层中均有分散有绝缘材料颗粒。进一步优选，绝缘材料颗粒的粒度为400-2000纳米。本专利技术的网状多孔复合隔离膜对厚度没有特殊限制，原则为保证隔离膜的机械强度和电池性能，优选，网状多孔介质层的厚度为1-100μm,进一步优选,网状多孔介质层的厚度为2-8μm；多孔薄膜层的厚度为5um至40um。为了进一步保证隔离膜的综合性能，优选，网状多孔介质层复合在多孔薄膜层的上下两面。多孔薄膜层为聚烯烃基薄膜层或纤维素薄膜层。优选，孔薄膜层为聚乙烯薄膜层、或聚丙烯薄膜层、或者纤维素薄膜层、或聚丙烯和聚乙烯复合薄膜层。为了进一步保证隔离膜的安全性能，优选，绝缘材料颗粒的纯度为95％-100％wt，缘材料颗粒为硅氧化物、铝氧化物、硅酸盐、钙氧化物、硅镁酸盐、镁氧化物、二氧化钛或二氧化锆中的至少一种。上述网状多孔复合隔离膜的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：a)将绝缘材料颗粒与去离子水混合进行碾磨，然后在温度为20-100℃、转速为120-150r/min的条件下搅拌2-8小时；其中，绝缘材料颗粒与去离子水的质量比为0.5-3；b)将粘接剂加入步骤a)所得物料中混匀，其中，绝缘材料颗粒与粘结剂的质量比为0.01-0.5；c)向步骤b)所得物料中依次加入稳定剂和造孔剂、混匀，制成固含量为20％-60％wt的浆料，其中，绝缘材料颗粒与稳定剂或造孔剂的质量比均为0.01-0.5；d)用凹版转移涂布技术将步骤c)所得浆料涂布在多孔薄膜层表面，然后在5-30℃下，干燥1-3min，即得。为了进一步保证隔离膜的均匀性、安全性等性能，优选，步骤a)中碾磨至绝缘材料颗粒粒度达到400-2000纳米为了进一步保证所得隔离膜的综合性能，步骤b)和步骤c)的混匀均为在温度为25-40℃、速度为300-350r/min的条件下，搅拌0.5-5小时。本专利技术未提及的技术均参照现有技术。本专利技术网状多孔复合隔离膜具有较高的离子交换能力和亲液性，其电解液浸润能力强，热收缩率低，破膜温度高，提高了其安全性；另外，网状多孔复合隔离膜的制备方法工艺简单，对设备要求低，条件易控，成本低廉，适于工业化生产；由其所制备的锂电池在安全性、循环性和倍率性等方面均有显著的改善。附图说明图1为实施例1所得网状多孔复合隔离膜的扫描电镜图；图2为实施例2所得网状多孔复合隔离膜的扫描电镜图；图3为实施例1、2与一般的锂离子电池在45℃时1C充电-1C放电循环过程中容量保持率与循环次数的关系图；图4为实施例1、2一般的锂离子电池在45℃时3C充电-3C放电循环过程中容量保持率与循环次数的关系图；图5为实施例1、2和比较例1的锂离子电池的放电倍率特性对比图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1一种网状多孔复合隔离膜的制备方法，包括如下步骤：1)将绝缘材料颗粒氧化镁与去离子水混合进行碾磨至绝缘材料颗粒D50＝1.2μm，然后在温度为50℃、转速为130r/min的条件下搅拌5小时；其中，绝缘材料颗粒与去离子水的质量比为1；2)将SH-PS-0801丙烯酸乳液压敏胶(江阴双华科技有限公司)加入步骤a)所得物料中在温度为30℃、速度为330r/min的条件下，搅拌3小时混匀，其中，绝缘材料颗粒与粘结剂的质量比为0.1；3)向步骤2)所得物料中依次加入钙锌稳定剂CZ-108(辛迪塑胶)和聚氧化乙烯PEO(德国巴斯夫)，在温度为35℃、速度为310r/min的条件下，搅拌2小时，混匀，制成浆料，其中，绝缘材料颗粒与钙锌稳定剂或聚氧化乙烯的质量比均为0.2；4)用凹版转移涂布技术将步骤3)所得浆料涂布在多孔薄膜层上下表面，然后在25℃下，干燥2min，即得复合在多孔薄膜层上的网状多孔介质层；多孔薄膜层为聚乙烯薄膜层(中材科技股份有限公司,16um)；网状多孔介质层的孔径的大小为0.5um，网状多孔介质层的孔隙率为40％；网状多孔介质层的单层厚度为3μm；多孔薄膜层的厚度为16um。将上述网状多孔复合隔离膜使用在锂离子电池的生产中。实施例2一种网状多孔复合隔离膜的制备方法，包括如下步骤：1)将绝缘材料颗粒二氧化钛与去离子水混合进行碾磨至绝缘材料颗粒粒度达到D50＝1μm，然后在温度为70℃、转速为140r/min的条件下搅拌3小时；其中，绝缘材料颗粒与去离子水的质量比为0.6；2)将SH-603压敏胶粘合剂(江阴双华科技有限公司)加入步骤a)所得物料中在温度为35℃、速度为310r/min的条件下，搅拌2小时混匀，其中，绝缘材料颗粒与粘合剂的质量比为0.06；3)向步骤2)所得物料中依次加入钙锌稳定剂CZ-108(辛迪塑胶)和聚氧化乙烯PEO(德国巴斯夫)，在温度为30℃、速度为330r/min的条件下，搅拌1.5小时，混匀，制成浆料，其中，绝缘材料颗粒与钙锌稳定剂或聚氧化乙烯的质量比均为0.3；4)用凹版转移涂布技术将步骤3)所得浆料涂布在多孔薄膜层上下表面，然后在20℃下，干燥2min，即得复合在多孔薄膜层上的网状多孔介质层；多孔薄膜层为聚丙烯薄膜层(中材科技股份有限公司,25um)；网状多孔介质层的孔径的大小为0.8um，网状多孔介质层的孔隙率为42％；网状多孔介质层的厚度为5μm；多孔薄膜层的厚度为25um。将所得到的网状多孔复合隔离膜制成锂离子电池。比较例1使用现有聚乙烯PE隔膜(中材科技股份有限公司，16μm)制得锂离子电池。上述各例中，锂离子电池的制造：正极的制造：向作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中加入94wt％的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种网状多孔复合隔离膜，其特征在于：包括多孔薄膜层和复合在多孔薄膜层上的网状多孔介质层，其中，网状多孔介质层上的孔径的大小为0.1‑1um，网状多孔介质层的孔隙率为38‑43％。

【技术特征摘要】
1.一种网状多孔复合隔离膜，其特征在于：包括多孔薄膜层和复合在多孔薄膜层上的网状多孔介质层，其中，网状多孔介质层上的孔径的大小为0.1-1um，网状多孔介质层的孔隙率为38-43％。2.如权利要求1所述的网状多孔复合隔离膜，其特征在于：网状多孔介质层中均有分散有绝缘材料颗粒。3.如权利要求2所述的网状多孔复合隔离膜，其特征在于：绝缘材料颗粒的粒度为400-2000纳米。4.如权利要求1-3任意一项所述的网状多孔复合隔离膜，其特征在于：网状多孔介质层的厚度为2-8μm；多孔薄膜层的厚度为5um至40um。5.如权利要求1-3任意一项所述的网状多孔复合隔离膜，其特征在于：网状多孔介质层复合在多孔薄膜层的上下两面。6.如权利要求1-3任意一项所述的网状多孔复合隔离膜，其特征在于：多孔薄膜层为聚乙烯薄膜层、或聚丙烯薄膜层、或者纤维素薄膜层、或聚丙烯和聚乙烯复合薄膜层。7.如权利要求2或3所述的所述的网状多孔复合隔离膜，其特征在于：绝缘材料颗粒的纯度为95％-100％wt，缘材料颗粒为硅氧化物、铝氧化物、硅酸盐、钙氧化物、硅镁酸盐、镁氧化物、二氧化钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈春，高维泰，马驰，吴敏，王丹，
申请(专利权)人：中材科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32