CN110085794A - 一种无纺布高分子材料复合隔膜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无纺布高分子材料复合隔膜，主要涉及无纺布应用技术领域，包括基材、高分子材料层，其特征在于：所述基材分为两层，中间以粘合剂聚合物粘结在一起，所述高分子材料层设置在两个基材的外表面，所述基材为无纺布，所述高分子材料层包含无机粒子、表面活性剂，多孔活性层，本复合隔膜的耐高温性能好，在200摄氏度的情况下能够保持稳定，高分子微孔膜吸液性能好，能够保持在电池的全寿命阶段吸附足量的电解液，提高电池的循环性能，本复合隔膜造孔分布均匀，电池自放电率低，穿刺强度好，耐拉强度高，在高张力下不容易发生孔变形，降低了安全隐患。

Description

一种无纺布高分子材料复合隔膜
技术领域
本发明主要涉及无纺布应用技术领域，具体是一种无纺布高分子材料复合隔膜。
背景技术
锂离子电池由于具有高能量密度、高输出电压、长循环寿命、环境友好等优势，已经成为当代最重要的化学电源之一。目前，除了在移动通讯、数码产品等领域有着广泛应用，锂离子电池正逐渐成为储能和电动汽车领域的重要电源***。
在锂离子电池中，隔膜主要起到隔绝正负极材料，传导锂离子的作用，其性能的优劣直接决定着锂离子电池的循环性能和安全性能。因为锂离子电池，尤其是动力锂离子电池在大倍率充放电的过程中会释放出大量的热量，导致电池升温。在这种条件下，如果隔膜的熔点较低或软化温度很低，在高温下隔膜会出现明显的收缩，进而导致正负极接触而短路，甚至***。目前，市场上主要使用的隔膜为聚烯烃类隔膜，该类隔膜的熔点温度范围仅为130～165℃难以保证大功率锂电池的运行安全。因此，研发具有优异耐热性能的新型隔膜已经成为锂离子电池，尤其是动力锂离子电池发展的应用的当务之急。
发明内容
鉴于现有技术中存在的不足和缺陷，本发明提供了一种无纺布高分子材料复合隔膜，其耐热性高，加工性能好。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种无纺布高分子材料复合隔膜，包括基材、高分子材料层，其特征在于：所述基材分为两层，中间以粘合剂聚合物粘结在一起，所述高分子材料层设置在两个基材的外表面，所述基材为无纺布，所述高分子材料层包含无机粒子、表面活性剂，多孔活性层。
作为本发明的进一步改进，所述无机粒子为粉末状，粒径分布均匀，范围为0.1～1μm。
作为本发明的进一步改进，所述无机粒子选自三氧化二铝、二氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化镁中的一种或两种以上任意比例混合物。
作为本发明的进一步改进，所述多孔活性层的厚度为0.01～0.05μm，孔径大小为0.001～0.01μm，孔隙率为30～60％。
作为本发明的进一步改进，所述粘合剂聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈或聚环氧乙烷及其衍生物。
作为本发明的进一步改进，所述多孔活性层的剥离力为5gf/cm以上，所述隔膜于150℃单独放置1小时后，其在纵向(MD)或横向(TD)上的热收缩率为50％以下。
作为本发明的进一步改进，所述无纺布具有较高的耐氧化性和耐碱性。
作为本发明的进一步改进，所述表面活性剂为氟碳表面活性剂或多元醇脂肪酸酯类表面活性。
作为本发明的进一步改进，所述水性粘结剂为羧甲基纤维素、丁苯橡胶、丙烯腈多元共聚物的水溶性胶、聚四氟乙烯、水性聚丙烯酸脂中的至少一种。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
(1)本复合隔膜的耐高温性能好，在200摄氏度的情况下能够保持稳定。
(2)高分子微孔膜吸液性能好，能够保持在电池的全寿命阶段吸附足量的电解液，提高电池的循环性能。
(3)本复合隔膜造孔分布均匀，电池自放电率低，穿刺强度好，耐拉强度高，在高张力下不容易发生孔变形，降低了安全隐患。
具体实施方式
为了本发明的技术方案和有益效果更加清楚明白，下面结合具体实施例对本发明进行进一步的详细说明。
一种无纺布高分子材料复合隔膜，包括基材、高分子材料层，其特征在于：所述基材分为两层，中间以粘合剂聚合物粘结在一起，所述高分子材料层设置在两个基材的外表面，所述基材为无纺布，所述高分子材料层包含无机粒子、表面活性剂，多孔活性层。
作为本发明的进一步改进，所述无机粒子为粉末状，粒径分布均匀，范围为0.1～1μm。
作为本发明的进一步改进，所述无机粒子选自三氧化二铝、二氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化镁中的一种或两种以上任意比例混合物。
作为本发明的进一步改进，所述多孔活性层的厚度为0.01～0.05μm，孔径大小为0.001～0.01μm，孔隙率为30～60％。
作为本发明的进一步改进，所述粘合剂聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈或聚环氧乙烷及其衍生物。
作为本发明的进一步改进，所述多孔活性层的剥离力为5gf/cm以上，所述隔膜于150℃单独放置1小时后，其在纵向(MD)或横向(TD)上的热收缩率为50％以下。
作为本发明的进一步改进，所述无纺布具有较高的耐氧化性和耐碱性。
作为本发明的进一步改进，所述表面活性剂为氟碳表面活性剂或多元醇脂肪酸酯类表面活性。
作为本发明的进一步改进，所述水性粘结剂为羧甲基纤维素、丁苯橡胶、丙烯腈多元共聚物的水溶性胶、聚四氟乙烯、水性聚丙烯酸脂中的至少一种。
实施例1
一种无纺布高分子材料复合隔膜，包括基材、高分子材料层，其特征在于：所述基材分为两层，中间以粘合剂聚合物粘结在一起，所述高分子材料层设置在两个基材的外表面，所述基材为无纺布，所述高分子材料层包含无机粒子、表面活性剂，多孔活性层，所述无机粒子为粉末状，粒径分布均匀，范围为0.5μm，无机粒子选自三氧化二铝、二氧化硅的混合物，所述多孔活性层的厚度为0.03μm，孔径大小为0.005μm，孔隙率为50％，所述粘合剂聚合物选自聚乙烯或聚丙烯，所述多孔活性层的剥离力为5gf/cm以上，所述隔膜于150℃单独放置1小时后，其在纵向(MD)或横向(TD)上的热收缩率为50％以下，所述表面活性剂为氟碳表面活性剂。
实施例2
一种无纺布高分子材料复合隔膜，包括基材、高分子材料层，其特征在于：所述基材分为两层，中间以粘合剂聚合物粘结在一起，所述高分子材料层设置在两个基材的外表面，所述基材为无纺布，所述高分子材料层包含无机粒子、表面活性剂，多孔活性层，所述无机粒子为粉末状，粒径分布均匀，范围为0.1μm，所述无机粒子选自氧化锆、氧化钛的混合物，所述多孔活性层的厚度为0.01μm，孔径大小为0.001μm，孔隙率为30％，所述粘合剂聚合物选自聚偏氟乙烯，所述多孔活性层的剥离力为5gf/cm以上，所述隔膜于150℃单独放置1小时后，其在纵向(MD)或横向(TD)上的热收缩率为50％以下，所述表面活性剂为氟碳表面活性剂。
实施例3
一种无纺布高分子材料复合隔膜，包括基材、高分子材料层，其特征在于：所述基材分为两层，中间以粘合剂聚合物粘结在一起，所述高分子材料层设置在两个基材的外表面，所述基材为无纺布，所述高分子材料层包含无机粒子、表面活性剂，多孔活性层，所述无机粒子为粉末状，粒径分布均匀，范围为1μm，所述无机粒子选自氧化镁，所述多孔活性层的厚度为0.05μm，孔径大小为0.01μm，孔隙率为60％，所述粘合剂聚合物选自聚环氧乙烷，所述多孔活性层的剥离力为5gf/cm以上，所述隔膜于150℃单独放置1小时后，其在纵向(MD)或横向(TD)上的热收缩率为50％以下，所述表面活性剂为多元醇脂肪酸酯类表面活性。
按照以下方法测定所述复合隔膜的性能，结果见表1，表1为实施例1～3以的复合隔膜的性能。
(1)热稳定性测试：将无纺布隔膜和聚合物改性的复合隔膜在180℃条件下处理0.5h后测定隔膜的收缩率。其中热收缩率＝100*A1-A2/A1，A1为隔膜的初始面积，A2为隔膜加热后的面积。
(2)机械强度的测试：制备2cm*5cm的样品，在英斯特朗5569A材料万能试验机上测定复合隔膜的机械强度。
实施例 热收缩率(％) 伸长率(％) 拉伸轻度(MPA)
实施例1 0 4.0 8
实施例2 0 3.8 7
实施例3 0 4.2 9
应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用于理解本发明，并不用于限定本发明，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种无纺布高分子材料复合隔膜，包括基材、高分子材料层，其特征在于：所述基材分为两层，中间以粘合剂聚合物粘结在一起，所述高分子材料层设置在两个基材的外表面，所述基材为无纺布，所述高分子材料层包含无机粒子、表面活性剂，水性粘结剂，多孔活性层。
2.根据权利要求1所述的一种无纺布高分子材料复合隔膜，其特征在于：所述无机粒子为粉末状，粒径分布均匀，范围为0.1～1μm。
3.根据权利要求1所述的一种无纺布高分子材料复合隔膜，其特征在于：所述无机粒子选自三氧化二铝、二氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化镁中的一种或两种以上任意比例混合物。
4.根据权利要求1所述的一种无纺布高分子材料复合隔膜，其特征在于：所述多孔活性层的厚度为0.01～0.05μm，孔径大小为0.001～0.01μm，孔隙率为30～60％。
5.根据权利要求1所述的一种无纺布高分子材料复合隔膜，其特征在于：所述粘合剂聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈或聚环氧乙烷及其衍生物。
6.根据权利要求1所述的一种无纺布高分子材料复合隔膜，其特征在于：所述多孔活性层的剥离力为5gf/cm以上，所述隔膜于150℃单独放置1小时后，其在纵向(MD)或横向(TD)上的热收缩率为50％以下。
7.根据权利要求1所述的一种无纺布高分子材料复合隔膜，其特征在于：所述无纺布具有较高的耐氧化性和耐碱性。
8.根据权利要求1所述的一种无纺布高分子材料复合隔膜，其特征在于：所述表面活性剂为氟碳表面活性剂或多元醇脂肪酸酯类表面活性。
9.根据权利要求1所述的一种无纺布高分子材料复合隔膜，其特征在于：所述水性粘结剂为羧甲基纤维素、丁苯橡胶、丙烯腈多元共聚物的水溶性胶、聚四氟乙烯、水性聚丙烯酸脂中的至少一种。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105118949A (zh) * 2007-02-05 2015-12-02 Lg化学株式会社 有机/无机复合隔膜以及包含该隔膜的电化学器件
CN105304846A (zh) * 2015-11-10 2016-02-03 天能电池集团有限公司 一种锂离子电池用复合无纺布陶瓷隔膜及其制备方法
CN108550770A (zh) * 2018-05-24 2018-09-18 宁波革创新材料科技有限公司 一种锂离子电池用复合隔膜及其制备方法

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