聚烯烃复合隔膜及其制备方法，以及锂离子电池的制作方法
【专利摘要】一种聚烯烃复合隔膜的制备方法，包括：将甲基丙烯酸甲酯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷按比例聚合形成共聚物，其分子式为：；将所述共聚物与聚偏氟乙烯溶解于第一溶剂中形成——第一溶液；提供一聚烯烃多孔隔膜，并将所述聚烯烃多孔隔膜浸泡于——第二溶剂中浸润；将所述第一溶液涂覆于浸润有第二溶剂的聚烯烃多孔隔膜的至少一表面；将涂覆有第一溶液的聚烯烃多孔隔膜浸入到第三溶剂中凿孔，从而在所述聚烯烃多孔隔膜的表面形成一凝胶聚合物电解质预制层；以及将含有凝胶聚合物电解质预制层的聚烯烃多孔隔膜在一盐酸气氛中熏蒸。本发明还涉及一种聚烯烃复合隔膜及一种锂离子电池。
【专利说明】聚烯烃复合隔膜及其制备方法，以及锂离子电池
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种聚烯烃复合隔膜及其制备方法，以及应用该聚烯烃复合隔膜的锂 离子电池。
【背景技术】
[0002] 随着锂离子电池在移动电话、电动车与能量储存系统等新能源应用领域的快速发 展，锂离子电池的安全性问题显得尤为重要。基于对锂离子电池安全问题的原因分析，可以 从以下几方面来提高锂离子电池的安全性：一是通过优化锂离子电池的设计和管理等，对 锂离子电池充放电过程进行实时监控和处理，保证锂离子电池的使用安全，二是改进或开 发新的电极材料，提高电池本征安全性能，三是使用新型安全性的电解质和隔膜体系，提高 电池安全性能。
[0003] 隔膜是锂离子电池结构中的关键的内层组件之一，其作用是能使电解质离子通 过、分隔阴极与阳极接触防止短路。传统的锂离子电池隔膜是聚烯烃，如聚丙烯（PP)及聚 乙烯（PE)经物理(如拉伸法）或化学(如萃取法）制孔工艺制备的多孔薄膜，如日本旭化成 Asahi、东燃化学Tonen、宇部Ube、美国Celgard等外国公司的隔膜产品。作为隔膜的基体 聚合物，聚烯烃具有强度高、耐酸碱性好、耐溶剂性好等优点，但缺点是熔点较低(聚乙烯熔 点约为130°C，聚丙烯约为160°C)，高温易延热拉伸方向收缩。当电池发生热失控，温度达 到聚合物熔点附近，隔膜发生大幅收缩，电池正负极短路，加速电池的热失控，进而导致电 池起火、爆炸等安全事故。另外，聚烯烃隔膜还具有低吸液率和低气体渗透率等缺点，不利 于提高锂离子电池的性能。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，确有必要提供一种耐收缩、高性能的聚烯烃复合隔膜及其制备方法，以 及锂离子电池。
[0005] -种聚烯烃复合隔膜的制备方法，包括：将甲基丙烯酸甲酯和甲基 丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷按比例聚合形成共聚物，所述共聚物的分子式为：
【权利要求】
1. 一种聚烯烃复合隔膜的制备方法，包括： S10,将甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷按比例聚合形成一 共聚物，所述共聚物的分子式为：
，其中，m、n为整数； S11，将所述共聚物与聚偏氟乙烯溶解于第一溶剂中形成第一溶液； 512, 提供聚烯烃多孔隔膜，并将所述聚烯烃多孔隔膜浸泡于第二溶剂中浸润； 513, 将所述第一溶液涂覆于浸润有第二溶剂的聚烯烃多孔隔膜的至少一个表面； 514, 将涂覆有第一溶液的聚烯烃多孔隔膜浸入到第三溶剂中，从而在所述聚烯烃多 孔隔膜的表面形成凝胶聚合物电解质预制层，所述共聚物与聚偏氟乙烯不溶于所述第三溶 齐U，且所述第三溶剂能与所述第一溶剂能互溶；以及 515, 将含有凝胶聚合物电解质预制层的聚烯烃多孔隔膜在盐酸气氛中熏蒸。
2. 如权利要求1所述的聚烯烃复合隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S10包括以 下步骤： 将甲基丙烯酸甲酯和Y -甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷按m :n比例混合形成一混 合物； 在所述混合物加入一引发剂，搅拌并加热到反应温度，使甲基丙烯酸甲酯和甲基 丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷聚合形成一共聚物预制体；以及对所述共聚物预制体进行提 纯。
3. 如权利要求2所述的聚烯烃复合隔膜的制备方法，其特征在于，所述引发剂为偶氮 类引发剂，所述反应温度为70°C?90°C。
4. 如权利要求2所述的聚烯烃复合隔膜的制备方法，其特征在于，所述对共聚物预制 体进行提纯的步骤包括： 将所述共聚物预制体溶解于一第四溶剂中，形成一共聚物预制体溶液；以及 提供乙醇/水的混合溶剂，并将所述共聚物预制体溶液加入所述混合溶剂中沉淀。
5. 如权利要求1所述的聚烯烃复合隔膜的制备方法，其特征在于，所述共聚物溶液中 所述共聚物与聚偏氟乙烯的总浓度为5%-15%。
6. 如权利要求1所述的聚烯烃复合隔膜的制备方法，其特征在于，所述共聚物与聚偏 氟乙烯按照质量比1 :5?5 :1混合。
7. 如权利要求1所述的聚烯烃复合隔膜的制备方法，其特征在于，所述在盐酸的气氛 中熏蒸的时间为24-36个小时。
8. -种聚烯烃复合隔膜，其特征在于，包括聚烯烃多孔膜及设置在该聚烯烃多孔膜 表面的多孔凝胶聚合物电解质层，所述多孔凝胶聚合物电解质层包括甲基丙烯酸甲酯一 甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷的共聚物以及聚偏氟乙烯，其中，所述甲基丙烯 酰氧基丙基三乙氧基硅烷中的硅-氧烷交联形成硅氧交联体系。
9. 如权利要求8所述的聚烯烃复合隔膜，其特征在于，所述多孔凝胶聚合物电解质层 的孔道均匀分布且贯穿所述多孔凝胶聚合物电解质层。
10. -种锂离子电池，包括正极、负极以及设置在该正极与负极之间的凝胶聚合物电解 质隔膜，其特征在于，该凝胶聚合物电解质隔膜包括如权利要求8-9中任一项所述的聚烯 烃复合隔膜，以及渗透于该聚烯烃复合隔膜中的非水电解液。
【文档编号】H01M10/0525GK104124416SQ201410218224
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年5月22日 优先权日:2014年5月22日
【发明者】赵鹏, 何向明, 尚玉明, 王莉, 杨聚平, 李建军, 高剑, 王要武 申请人:江苏华东锂电技术研究院有限公司, 清华大学