一种有机乳化液涂覆的聚烯烃复合隔膜及其制备方法、锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种聚烯烃复合隔膜，包括聚烯烃基膜；复合在聚烯烃基膜至少一面上的氧化聚乙烯蜡涂层。本发明专利技术将氧化聚乙烯蜡做成了氧化聚乙烯蜡涂层，复合在聚烯烃隔膜上，得到聚烯烃复合隔膜。该锂离子电池隔膜具有较低的闭孔温度，大大降低了PP基隔膜的闭孔温度，提高了锂离子电池的安全性。而且，本发明专利技术该涂层是由涂覆浆料通过溶液法乳化机理制备而成，具有环境友好、稳定性好、粒径分布均匀、熔点低的优势，制备工艺简单，安全环保，利于长期贮存，便于商业化应用，易于大规模生产。易于大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种有机乳化液涂覆的聚烯烃复合隔膜及其制备方法、锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池隔膜材料
，涉及一种聚烯烃复合隔膜及其制备方法、锂离子电池，尤其涉及一种有机乳化液涂覆的聚烯烃复合隔膜及其制备方法、锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为纯电动新能源汽车的核心部件，锂离子电池安全问题已成为限制其进一步发展的关键指标之一。造成锂离子电池安全事故的原因除电池组设计缺陷、使用过程滥用及外部环境冲击外，主要与单体电池的组成、设计及制造工艺有关，其中电池组成对安全性能的影响尤为关键。隔膜作为锂离子电池的四大主材之一，对锂离子电池综合性能有着重要影响，尤其是在安全性能方面，隔膜位于正极与负极之间，起防止电池短路和提供电解质离子通道的作用。
[0003]目前，聚烯烃微孔薄膜材料获得越来越多的应用和发展，当前最广泛的应用是作为锂离子电池的隔膜材料，成为锂离子电池的关键内层组件之一。隔膜对实际电池的性能有着至关重要的影响，其必须具备良好的化学、电化学稳定性以及在反复充放电过程中对电解液保持高度浸润性。隔离膜材料与电极之间的界面相容性、隔离膜对电解质的保持性均对锂离子电池的充放电性能、循环性能等有较大影响。此外，随着动力汽车的快速发展，对锂离子动力电池的安全性提出了更高的要求，而影响锂离子动力电池安全性的关键因素之一就是隔膜的安全性。电池在充放电过程中会释放热量，当温度接近聚合物熔点时，微孔闭合而产生自关闭，这时阻抗明显上升，通过电池的电流也受到限制，因而可防止由于过热而引起的爆炸等现象。当电池内部温度继续升高的时候，闭孔后的隔膜应当保持原来的完整性和一定的机械强度，继续起到隔离正负电极的作用，防止短路发生。所以在允许范围内隔膜的闭孔温度越低，其应用于锂离子电池安全性会越好。虽然PE材料熔点较低(120～135℃)，处于电池热失控的初始阶段，相较PP材料(熔点在160～180℃)，更有利于电池的安全控制，所以动力电池更倾向于使用陶瓷涂敷的PE隔膜。但PE隔膜采用湿法生产，相较于PP隔膜(干法)成本较高，Celgard等国外企业掌握共挤压干法制备PP/PE/PP复合膜技术，长期占据锂离子电池隔膜高端市场，但制作成本偏高。
[0004]因此，如何找到一种更为适宜的方法，能够解决现有的隔膜中，存在的上述局限性，提高隔膜的安全性能，同时还便于实现和工业化应用，还能够具有较薄的隔膜厚度，已成为业内亟待解决的关键技术问题之一。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种聚烯烃复合隔膜及其制备方法、锂离子电池，特别是一种有机乳化液涂覆的聚烯烃复合隔膜。本专利技术提供的聚烯烃复合隔膜，具有较低的闭孔温度，提高了锂离子电池的安全性能，而且该涂覆浆料通过溶液法乳
化机理制备而成，具有工艺简单、环境友好、稳定性好、粒径分布均匀、熔点低的优势。
[0006]本专利技术提供了一种聚烯烃复合隔膜，包括聚烯烃基膜；
[0007]复合在聚烯烃基膜至少一面上的氧化聚乙烯蜡涂层。
[0008]优选的，所述氧化聚乙烯蜡涂层具有类球状的氧化聚乙烯蜡颗粒堆叠排列分布的微观形貌；
[0009]所述氧化聚乙烯蜡涂层的厚度为0.5～10μm；
[0010]所述氧化聚乙烯蜡颗粒的表面具有褶皱的微观形貌；
[0011]所述聚烯烃基膜为微孔膜。
[0012]优选的，所述氧化聚乙烯蜡的分子量为1000～10000；
[0013]所述氧化聚乙烯蜡颗粒的中位粒径为0.1～3μm；
[0014]所述氧化聚乙烯蜡涂层由氧化聚乙烯蜡乳液复合在所述聚烯烃基膜上；
[0015]所述氧化聚乙烯蜡的结构式中含有羰基和羟基。
[0016]优选的，所述聚烯烃基膜的中位孔径为20～100nm；
[0017]所述聚烯烃基膜的厚度为3～20μm；
[0018]所述聚烯烃基膜包括聚乙烯基膜和/或聚丙烯基膜。
[0019]优选的，所述氧化聚乙烯蜡乳液，按质量百分比计，包括：
[0020][0021][0022]优选的，所述乳化剂包括平平加O、Span
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60、聚乙二醇脂肪酸酯、N
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十二烷基二甲胺、辛基苯酚聚氧乙烯醚和三乙烯二胺中的一种或多种；
[0023]所述稳定剂包括三乙醇胺、亚磷酸酯类稳定剂和环氧化合物类稳定剂中的一种或多种；
[0024]所述表面活性剂包括异辛醇、十二烷基苯磺酸钠、月桂醇硫酸钠、单硬脂酸甘油酯、卵磷脂类和甜菜碱类中的一种或多种；
[0025]所述氧化聚乙烯蜡涂层上也可以复合有其他功能涂层；
[0026]所述其他功能涂层包括陶瓷涂层；
[0027]所述陶瓷涂层中的陶瓷粉料包括氧化铝、勃姆石、氧化镁、二氧化硅、氧化锆、硫酸钡和硫酸钙中的一种或几种。
[0028]本专利技术提供了一种聚烯烃复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0029]1)将氧化聚乙烯蜡和乳化剂，加热混合后，然后加入稳定剂水溶液再次混合，再加入表面活性剂进行乳化后，得到氧化聚乙烯蜡乳液浆料；
[0030]2)将上述步骤得到的氧化聚乙烯蜡乳液浆料涂布在聚烯烃基膜上，烘干后，得到聚烯烃复合隔膜。
[0031]优选的，所述加热混合的温度为40～160℃；
[0032]所述加热混合的时间为0.2～5h；
[0033]所述加入稳定剂水溶液为多次加入稳定剂水溶液；
[0034]所述多次的次数为2～5次；
[0035]所述稳定剂水溶液的温度为20～100℃。
[0036]优选的，所述乳化的温度为40～160℃；
[0037]所述乳化的转速为200～1000rpm；
[0038]所述乳化的时间为0.2～6h；
[0039]所述涂布包括喷射涂布、凹版涂布、窄缝涂布和浸湿涂布中的一种或者多种；
[0040]所述烘干的温度为40～100℃；
[0041]所述烘干的时间为1～12h。
[0042]本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和电解液；
[0043]所述隔膜包括上述技术方案任意一项所述的聚烯烃复合隔膜或上述技术方案任意一项所述的制备方法制备的聚烯烃复合隔膜。
[0044]本专利技术提供了一种聚烯烃复合隔膜，包括聚烯烃基膜；复合在聚烯烃基膜至少一面上的氧化聚乙烯蜡涂层。与现有技术相比，本专利技术针对现有的锂离子电池隔膜存在自闭孔温度较高，安全性较差，而PP/PE/PP复合膜技术又存在制作成本偏高的问题。更对现有的类似工艺和文献进行了研究，研究人员，现有用于锂电池隔膜的涂覆浆料，也有采用水溶性纤维素、PVDF、聚乙烯、陶瓷材料等，但聚乙烯涂覆浆料多为粉体分散制得，粒径偏大，熔点偏高，稳定性差；而且已公开锂离子电池隔膜相关文献改进隔膜闭孔机制的工艺较复杂，规模化可实现性较低。如专利号为CN107634168A的技术方案，其制备得到了水溶性纤维素、无机陶瓷混合浆料，涂覆于聚烯烃微孔膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚烯烃复合隔膜，其特征在于，包括聚烯烃基膜；复合在聚烯烃基膜至少一面上的氧化聚乙烯蜡涂层。2.根据权利要求1所述的聚烯烃复合隔膜，其特征在于，所述氧化聚乙烯蜡涂层具有类球状的氧化聚乙烯蜡颗粒堆叠排列分布的微观形貌；所述氧化聚乙烯蜡涂层的厚度为0.5～10μm；所述氧化聚乙烯蜡颗粒的表面具有褶皱的微观形貌；所述聚烯烃基膜为微孔膜。3.根据权利要求1所述的聚烯烃复合隔膜，其特征在于，所述氧化聚乙烯蜡的分子量为1000～10000；所述氧化聚乙烯蜡颗粒的中位粒径为0.1～3μm；所述氧化聚乙烯蜡涂层由氧化聚乙烯蜡乳液复合在所述聚烯烃基膜上；所述氧化聚乙烯蜡的结构式中含有羰基和羟基。4.根据权利要求1所述的聚烯烃复合隔膜，其特征在于，所述聚烯烃基膜的中位孔径为20～100nm；所述聚烯烃基膜的厚度为3～20μm；所述聚烯烃基膜包括聚乙烯基膜和/或聚丙烯基膜。5.根据权利要求1所述的聚烯烃复合隔膜，其特征在于，所述氧化聚乙烯蜡乳液，按质量百分比计，包括：6.根据权利要求5所述的聚烯烃复合隔膜，其特征在于，所述乳化剂包括平平加O、Span
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60、聚乙二醇脂肪酸酯、N
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十二烷基二甲胺、辛基苯酚聚氧乙烯醚和三乙烯二胺中的一种或多种；所述稳定剂包括三乙醇胺、亚磷酸酯类稳定剂和环氧化合物类稳定剂中的一种或多种；所述表面活性剂包括异辛醇、十二烷基苯磺酸钠、月...

【专利技术属性】
技术研发人员：周景艳，鞠署元，苗博，马俊青，苏凯民，
申请(专利权)人：山东海科创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：