一种用于锂电池的复合隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于锂电池的复合隔膜及其制备方法，复合隔膜包括基膜与陶瓷膜，陶瓷膜黏附于基膜的表面，基膜为聚酯膜，聚酯膜按重量份包括以下组分：改性聚芳酯乳液70‑90份、填料10‑20份、分散剂1 1‑5份以及稳定剂1‑3份；陶瓷膜按重量份包括以下组分：二氧化硅改性氧化铝粉末55‑75份、载银磷酸锆8‑15份、改性聚氨酯乳液5‑10份、胶黏剂2‑5份、增韧剂1‑4份以及分散剂2 1‑3份；制备步骤主要包括：S1.聚酯膜制备；S2.陶瓷膜浆料制备；S3.复合隔膜制备；S4.复合隔膜后处理。本发明专利技术的配方与工艺制备的复合隔膜具有良好的抗热收缩性能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于锂电池的复合隔膜及其制备方法
本专利技术涉及锂电池隔膜的
，尤其是涉及一种用于锂电池的复合隔膜及其制备方法。
技术介绍
锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜是一种具有微孔结构的薄膜，是锂离子电池产业链中具有技术壁垒的关键内层组件，隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等性能，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外隔膜中的微孔还具有让锂离子通过，形成充放电回路的作用。隔膜材质是不导电的，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同，采用的隔膜也不同。对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。现有技术中的聚烯烃微孔膜存在一些缺陷，比如其抗热收缩温度不高，在温度达到130℃以上时，会出现不同程度的体积收缩引起内部短路，锂离子电池的内部短路很容易引发安全事故，因此，如何解决锂电池隔膜的抗热收缩性能是亟待解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的一是提供一种用于锂电池的复合隔膜，其具有良好的抗热收缩性能。本专利技术的目的二是提供一种基于目的一中的用于锂电池的复合隔膜的制备方法。本专利技术的上述目的一是通过以下技术方案得以实现的：一种用于锂电池的复合隔膜，包括基膜与陶瓷膜，陶瓷膜黏附于基膜的表面，所述基膜为聚酯膜，所述聚酯膜按重量份包括以下组分：改性聚芳酯乳液70-90份、填料10-20份、分散剂11-5份以及稳定剂1-3份；所述陶瓷膜按重量份包括以下组分：二氧化硅改性氧化铝粉末55-75份、载银磷酸锆8-15份、改性聚氨酯乳液5-10份、胶黏剂2-5份、增韧剂1-4份以及分散剂21-3份。通过采用上述技术方案，采用聚酯膜替代聚烯烃膜，聚烯烃膜中最常采用的是聚乙烯膜与聚丙烯膜，聚芳酯的熔点高于聚乙烯与聚丙烯，且聚芳酯的耐分解温度与其他聚酯的耐分解温度相比较高，以聚芳酯乳液为主料制备的聚酯膜的抗热收缩性比聚烯烃膜的抗热收缩性强，且其机械性能优良，刚性、硬度及韧性高；在聚酯膜表面复合陶瓷膜，利用陶瓷膜本身化学稳定性好、耐酸、耐碱、耐有机溶剂、耐高温、机械强度大、可反向冲洗等优点，在电池大电流或高倍率充放电过程中，有效抵挡电池内部发热，从而维持隔膜的结构稳定性，提高隔膜的抗热收缩性能；载银磷酸锆中的载体磷酸锆具有降低陶瓷膜热膨胀性，提高陶瓷膜热稳定性、化学稳定性以及韧性的作用，而金属银具有良好的柔软性，将银离子插层入磷酸锆中，有利于增强磷酸锆增韧陶瓷膜的效果，由于陶瓷膜普遍存在一定的脆性问题，载银磷酸锆具有提升陶瓷膜韧性、降低其在长期使用过程中开裂可能性的效果；改性聚芳酯乳液同样具有为陶瓷膜增韧的效果，有利于降低其在高温状态下产生体积收缩的可能性，以此提高复合隔膜的抗热收缩性能。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述改性聚芳酯乳液是由质量份数比为1:(0.1-0.2)的LCP乳液与聚醚醚酮乳液共混改性制成。通过采用上述技术方案，LCP具有全芳香族聚酯和共聚酯结构，因此具有良好的耐高温性、抗辐射性、抗水解性、耐候性、耐化学药品性以及尺寸稳定性，因此选用聚芳酯中的LCP作为主料，以确保聚酯膜的抗热收缩性；由于采用聚芳酯膜普遍存在强度较低的问题，而聚醚醚酮具有良好的力学性能、耐高温性能以及电绝缘性能，使用聚醚醚酮对LCP进行改性，以弥补LCP的力学缺陷，两者协同配合，以提高聚酯膜的力学性能，从而提高复合隔膜的整体性能与使用品质。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述填料包括质量份数比为1：(0.3-0.7)的醋酸纤维素与石英粉。通过采用上述技术方案，醋酸纤维素具有良好的吸附性，使得其具有良好的吸液能力，且其化学性能稳定、可塑性强，还具有一定的粘性，选用醋酸纤维素作为填料，有利于提高聚酯膜各组分之间的粘连性以及聚酯膜的吸液能力，从而提高复合隔膜保持电解液特性的能力；石英粉作为常用填料，选用其作为本方案的填料组分，是由于其具有良好的抗热收缩性能，有利于降低聚酯膜在高温状态下产生体积收缩的可能性。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述改性聚氨酯乳液的制备方法为：a1.苎麻纤维溶解：将20g无水氯化锌和68g无水甲酸加水配制成100g甲酸-氯化锌溶液，将苎麻纤维加入其中，搅拌均匀，使其溶解；a2.共混改性：将聚氨酯树脂加热至熔融状态，并将苎麻纤维溶解液加入熔融的聚氨酯树脂中并搅拌均匀，制得混合物；聚氨酯树脂与苎麻纤维的质量份数比为1：(0.3-0.5)；a3.成品制备：将混合物送入螺旋挤出机挤出成型后，再加热至熔融状态，制得改性聚氨酯乳液。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述分散剂1为木质素磺酸钠，所述分散剂2为六偏磷酸钠。通过采用上述技术方案，由于分散剂1用于聚酯膜的制备，聚酯膜作为基膜需要维持良好的稳定性，而木质素磺酸钠中含有磺酸基，含磺酸基的分散剂具有良好的稳定性，有利于确保聚酯膜中各组分的分散稳定性；分散剂2用于陶瓷膜的制备，六偏磷酸钠作为离子型分散剂，其作用机理是吸附于其他组分表面形成双电层，借同性电荷的相斥使分散体系稳定化，另外，离子型分散剂也会在组分表面形成亲水性吸附层，通过位阻效应提高分散体系的稳定性；因六偏磷酸钠价廉易得，因此选用六偏磷酸钠作为分散剂2使用。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述稳定剂为二盐基硬脂酸铅。通过采用上述技术方案，二盐基硬脂酸铅为铅盐稳定剂，由于二盐基硬脂酸铅是非离子型稳定剂，且不导电，因而具有优良的绝缘性，且二盐基硬脂酸铅价格低廉，选用二盐基硬脂酸铅可有效降低生产成本。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述增韧剂为聚乙烯醇缩丁醛或聚醋酸乙烯。通过采用上述技术方案，聚乙烯醇缩丁醛与聚醋酸乙烯对改性聚氨酯溶液具有良好的增韧效果，有利于增强改性聚氨酯溶液增韧陶瓷膜的效果，从而弥补陶瓷膜脆性大的缺陷，以此进一步提高陶瓷膜的抗热收缩性能。本专利技术的上述目的二是通过以下技术方案得以实现的：一种用于锂电池的复合隔膜的制备方法，具体包括以下步骤：S1.聚酯膜制备：S1-1.将改性聚芳酯乳液与填料投入高速搅拌机中进行搅拌，搅拌温度为60-80℃，搅拌时间为5-8min，再将分散剂1与稳定剂加入其中继续搅拌8-10min，制得混合乳液；S1-2.将混合乳液采用静电纺丝工艺双面喷射在基布上，静电纺丝工艺接收距离为15cm，电压为15-20kV，纺丝速度为0.15ml/h，单面静电纺丝时间为2.5h，制得聚酯膜；S2.陶瓷膜浆料制备：S2-1.将二氧化硅改性氧化铝粉末、载银磷酸锆以及改性聚氨酯乳液加入磁力搅拌器中搅拌8-10min，再加入增韧剂与分散剂2继续搅拌10-15min，最后加入胶黏剂搅拌5-10min，制得初浆；...

【技术保护点】
1.一种用于锂电池的复合隔膜，包括基膜与陶瓷膜，陶瓷膜黏附于基膜的表面，其特征在于：所述基膜为聚酯膜，所述聚酯膜按重量份包括以下组分：改性聚芳酯乳液70-90份、填料10-20份、分散剂1 1-5份以及稳定剂1-3份；/n所述陶瓷膜按重量份包括以下组分：二氧化硅改性氧化铝粉末55-75份、载银磷酸锆8-15份、改性聚氨酯乳液5-10份、胶黏剂2-5份、增韧剂1-4份以及分散剂2 1-3份。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于锂电池的复合隔膜，包括基膜与陶瓷膜，陶瓷膜黏附于基膜的表面，其特征在于：所述基膜为聚酯膜，所述聚酯膜按重量份包括以下组分：改性聚芳酯乳液70-90份、填料10-20份、分散剂11-5份以及稳定剂1-3份；
所述陶瓷膜按重量份包括以下组分：二氧化硅改性氧化铝粉末55-75份、载银磷酸锆8-15份、改性聚氨酯乳液5-10份、胶黏剂2-5份、增韧剂1-4份以及分散剂21-3份。


2.根据权利要求1所述的一种用于锂电池的复合隔膜，其特征在于：所述改性聚芳酯乳液是由质量份数比为1:（0.1-0.2）的LCP乳液与聚醚醚酮乳液共混改性制成。


3.根据权利要求1所述的一种用于锂电池的复合隔膜，其特征在于：所述填料包括质量份数比为1：（0.3-0.7）的醋酸纤维素与石英粉。


4.根据权利要求1所述的一种用于锂电池的复合隔膜，其特征在于：所述改性聚氨酯乳液的制备方法为：
a1.苎麻纤维溶解：将20g无水氯化锌和68g无水甲酸加水配制成100g甲酸-氯化锌溶液，将苎麻纤维加入其中，搅拌均匀，使其溶解；
a2.共混改性：将聚氨酯树脂加热至熔融状态，并将苎麻纤维溶解液加入熔融的聚氨酯树脂中并搅拌均匀，制得混合物；聚氨酯树脂与苎麻纤维的质量份数比为1：（0.3-0.5）；
a3.成品制备：将混合物送入螺旋挤出机挤出成型后，再加热至熔融状态，制得改性聚氨酯乳液。


5.根据权利要求1所述的一种用于锂电池的复合隔膜，其特征在于：所述分散剂1为木...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘桥，陈志明，
申请(专利权)人：深圳市劢全新材料科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44