专利名称：：多孔聚烯烃隔离膜的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种锂离子电池隔离膜，尤其是一种多孔聚烯烃隔离膜。
背景技术：
：作为隔离材料，多孔聚烯烃膜可广泛用于分离、选择透过各种物质。例如，多孔聚烯烃膜可用作精密过滤膜、电池中的分隔件、电容器中的分隔件，以及各种功能膜的母材。多孔聚烯烃膜适合被用作为锂离子电池的隔离膜，因为其不仅具有高渗透性，而且在一定温度下可熔融聚合物、堵塞连通孔，从而切断电流以保证锂离子电池的安全使用。"切断"是指多孔聚烯烃膜的孔被熔融树脂堵塞，以增加膜的电阻和拦截锂离子的流动。从保证安全来看，希望断路温度尽可能低。此外，隔离膜在孔堵塞之后也必需保持膜的形状，以保证电极之间的绝缘隔离。如果隔离膜切断电源之后，锂离子电池的温度进一步升高，隔离膜的流态化会引起电阻降低，从而导致电流恢复。此温度为短路温度，一般希望短路温度较高。近年来，随着全球环保活动的加强，从节约能量和资源的角度考虑，汽车工业正积极引入电动汽车。但是，由于电池被切断后需要长时间来辐射热量，所以具有较高能量的电动汽车电池会在异常情况下产生更多的热，可能导致电池温度在短时间内升高至高水平或长期维持在高温状态。此时，隔离膜有可能会收縮或破裂并可能导致正负极之间短路，产生更多热量，严重影响了电池的安全性能。有鉴于此，确有必要提供一种具有良好安全性能的多孔聚烯烃隔离膜，以实现电动汽车电池所期待的更低的切断温度和更高的短路温度，保障电池的安全使用。
发明内容本发明的目的在于提供一种具有良好安全性能的多孔聚烯烃隔离膜。为了实现上述发明目的，本发明提供了一种多孔聚烯烃隔离膜，多孔聚烯烃隔离膜的厚度为35-80iim，孔隙率为30-70%。相对于现有技术，本发明多孔聚烯烃隔离膜具有以下技术效果首先，本发明多孔聚烯烃隔离膜可应用于锂离子动力电池中，尤其是电动汽车用锂离子动力电池中，由于隔离膜厚度增加，大大减小了锂离子动力电池发生内短路，特别是因阴极铝箔毛剌造成的内短路的风险。其次，即使发生内短路、正负极片之间流过短路电流时，本发明的多孔聚烯烃隔离膜可以增大电子和离子极化，减小短路电流和降低生成的热量，降低着火和爆炸的可能性。采用本发明多孔聚烯烃隔离膜时，由热模拟锂离子穿钉时的最高温升为102t:，实际测试结果为98°C;采用普通隔离膜时，由热模拟锂离子穿钉时的最高温升为135t:，实际测试结果为140°C。最后，本发明多孔聚烯烃隔离膜还具有良好的循环性能和充放电性能。作为本发明多孔聚烯烃隔离膜的一种改进，所述多孔聚烯烃隔离膜的厚度为35-50iim，孔隙率为30-50%。作为本发明多孔聚烯烃隔离膜的一种改进，所述多孔聚烯烃隔离膜的厚度为40iim，孔隙率为40%。作为本发明多孔聚烯烃隔离膜的一种改进，所述多孔聚烯烃隔离膜的空气渗透率为100-1000秒/100ml，平均开孔直径为0.001-1iim。作为本发明多孔聚烯烃隔离膜的一种改进，所述隔离膜含有多孔聚烯烃基体，多孔聚烯烃基体为平均分子量不小于1X105的单独聚烯烃，或为平均分子量不小于IXIO5、孔隙率为30-95%的聚烯烃的混合物。作为本发明多孔聚烯烃隔离膜的一种改进，所述聚烯烃混合物含有平均分子量为1X106-15X106的超高分子量聚烯烃和平均分子量为1X105-1X106的高分子量聚烯烃。作为本发明多孔聚烯烃隔离膜的一种改进，所述多孔聚烯烃隔离膜的断路温度不超过135°C。作为本发明多孔聚烯烃隔离膜的一种改进，所述多孔聚烯烃隔离膜的短路温度不低于165°C。具体实施例方式以下结合各个具体实施例和比较例，详细说明本发明多孔聚烯烃隔离膜和其有益技术效果。实施例11)隔离膜的制备将含有重量百分比5-95%的聚乙烯A、95_5%的聚乙烯B的聚烯烃混合物与增塑剂(如石蜡)混合捏合，其中，聚乙烯A的平均分子量为2X106，聚乙烯B的平均分子量为1X105-2X105。将捏合产物挤出制成胶状片并冷却和固化，然后将得到的胶状片拉伸，干燥定型制得本发明多孔聚烯烃隔离膜。隔离膜的厚度为35-80m，优选35-50ym，最好为40iim;隔离膜的孔隙率为30-70%，优选30-50%，最好为40%;空气渗透率为1000秒/100ml，平均开孔直径为0.001-1iim，最好为0.03ym。试验测得实施例1隔离膜的断路温度为125"，短路温度为185°C。需要说明的是，隔离膜也可以含有其他多孔聚烯烃基体，聚烯烃基体为平均分子量不小于1X105的单独聚烯烃，或为平均分子量不小于1X105、孔隙率为30-95%的聚烯烃的混合物，其中，聚烯烃混合物含有平均分子量为1X106_15X106的超高分子量聚烯烃和平均分子量为1X105_1X106的高分子量聚烯烃。2)正极片的制备取重量百分比为94%的LiFeP04、3%的纳米碳纤维和3%的水溶性粘结剂，加入去离子水并搅拌均匀，然后涂布与铝箔上，涂布过程中留15mm单边不涂敷。烘干并连续辊压，然后在未涂敷的铝箔部分连续辊切，形成有连续单边集流体的方波型集流体，制得正极片。单边集流体的宽度为8mm，间距为20mm，高度为15mm。3)负极片的制备按重量比95:5称取人造石墨和水溶性黏结剂羧甲基纤维素(CMC)，加入去离子水搅拌均匀后涂布与铜箔上，涂布过程中留15mm单边不涂敷。烘干并连续辊压，然后在未涂敷的铜箔部分连续辊切，形成有连续单边集流体的方波型集流体，制得正极片。单边集流体的宽度为8mm，间距为20mm，高度为15mm。4)电池的制备将干燥后的均均分布的方波型集流体的正、负极片与前述多孔聚烯烃隔离膜组装，注入碳酸乙烯酯与碳酸二乙酯体积比l:1且含有1MLiPF6的电解液，制得锂离子动力电池。电池的评估结果见表l。实施例21)隔离膜的制备隔离膜的制备同实施例1，隔离膜的尺寸为1500mmX54mm2)正极片的制备将重量百分比分别为85%的磷酸铁锂、5%的炭黑和5%的石墨混合研磨、烘干预混、制成正极粉末。将混好的正极粉末与含重量百分比5%的丙烯酸类聚合物的去离子水混合，制成浆料，浆料的粘度在6000-9000mPaS之间。将浆料涂敷于斜拉铝网的两面，在1l(TC下干燥后辊压，经辊压后形成厚度为200iim的正极片，压实密度为2.2g/cm3。最后，将正极片按尺寸700mmX51mm进行裁减。2)负极片的制备将重量百分比为93%的天然石墨与含有重量百分比2%的羧甲基纤维素纳、5%的丁苯橡胶粘结剂的去离子水混合制成浆料，浆料粘度在3000-5000mPaS之间。将浆料均均涂敷于铜箔的两面，在12(TC下干燥后辊压，经辊压后形成厚度约120ym的负极片，压实密度为1.6g/cm3。最后，将负极片按尺寸740mmX52mm进行裁减。4)电池的制备按"负极片_隔离膜_正极片_隔离膜_负极片_隔离膜_正极片"次序将正负极片对叠，巻绕成螺旋状的电芯。将电芯经过极耳焊接后在9(TC真空干燥24小时，干燥后注入15g电解液，电解液为LiPFe-碳酸乙烯酯(EC)/二甲基碳酸酯(DMC)/碳酸丙烯酯(PC)，其中，EC、匿c、PC的体积比为i:0.8:o.2，封装后化成得到锂离子动力电池。电池评估结果见表l。实施例31)隔离膜的制备隔离膜的制备同实施例1。2)正极片的制备将Li^(P0》3、导电剂和粘结剂按比例混合均均，涂敷在铝箔上，烘干之后压实，按照一定尺寸剪切，制作成正极片。3)负极片的制备将1^4115012、导电剂和粘结剂按比例混合均匀后，涂敷在铜箔上，烘干之后压实，按照一定的尺寸剪切，制作成负极片。4)电池的制备将正极片、负极片和隔离膜组装，注入电解液，制得锂离子动力电池。电池评估结果见表l。比较例1)正极片的制备将Li^(P0》3、导电剂和粘结剂按比例混合均均，涂敷在铝箔上，烘干之后压实，按照一定尺寸剪切，制作成正极片。2)负极片的制备将LiJ^O『导电剂和粘结剂按比例混合均匀，涂敷在铜箔上，烘干之后压实，按照一定的尺寸剪切，制作成负极片。3)电池的制备将正极片、负极片和普通隔离膜组装，注入电解液，制得锂离子动力电池。电池评估结果见表l。表1电池性能评估结果评估项目单位实施例1实施例2实施例3比4支例单体标称电压/容量V/Ah3.5V/28Ah3.2V/25Ah3.1V/26Ah2.5V/20Ah单体内阻mQ0.9mQl.OmQl.lmQl.lmQ单体功率密度W/kg110010501000900单体能量密度Wh/kg11010710590常温最大充电倍率C2222常温最大放电倍率C4444工作温度范围。c-25-60°C-25-60。C-25-60°C-25-60。C搁置温度范围°c-40-80°C-40-80°C善80。C-40-80'C荷电保持能力%/月95%/月95%/月95%/月80%/月循环寿命80%容量次2400220020001500安全性经过充实验(充电电压到5V)测试，无爆炸、漏液和起火现象；锂离子动力电池经过针刺和挤压无爆炸和起火现象；锂离子动力电池经过7(TC加热和130'C热冲击试验无爆炸、漏液和起火现象。穿钉实验对各个实施例和比较例的电池做穿钉测试，模拟电芯内部短路情况。穿钉的步骤为(1)以1.OC电流恒流充电至3.65V，然后恒压充电至电流降至0.05C，充电停止；(2)静置1小时，然后测量开路电压；(3)将一直径为5-8mm的钢钉垂直穿过电芯中心，并保持1小时以上。穿钉实验的测试结果见表2。表2穿钉实验的测试结果穿钉最高温度/°c热模拟最高温度/°c热失控情况实施例1100102无爆炸，无着火，无漏液实施例2101100无爆炸，无着火，无漏液<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属
技术领域：
的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。权利要求一种多孔聚烯烃隔离膜，其特征在于所述多孔聚烯烃隔离膜的厚度为35-80μm，孔隙率为30-70％。2.根据权利要求1所述的多孔聚烯烃隔离膜，其特征在于所述多孔聚烯烃隔离膜的厚度为35-50iim，孔隙率为30-50%。3.根据权利要求1所述的多孔聚烯烃隔离膜，其特征在于所述多孔聚烯烃隔离膜的厚度为40iim，孔隙率为40%。4.根据权利要求1至3中任一项所述的多孔聚烯烃隔离膜，其特征在于所述多孔聚烯烃隔离膜的空气渗透率为100-1000秒/100ml，平均开孔直径为0.001-1ym。5.根据权利要求1所述的多孔聚烯烃隔离膜，其特征在于所述隔离膜含有多孔聚烯烃基体，聚烯烃基体为平均分子量不小于1X105的单独聚烯烃，或为平均分子量不小于1X105、孔隙率为30-95%的聚烯烃的混合物。6.根据权利要求5所述的多孔聚烯烃隔离膜，其特征在于所述聚烯烃混合物含有平均分子量为1X106-15X106的超高分子量聚烯烃和平均分子量为1X105-1X106的高分子量聚烯烃。7.根据权利要求1所述的多孔聚烯烃隔离膜，其特征在于所述多孔聚烯烃隔离膜的断路温度不超过135°C。8.根据权利要求1所述的多孔聚烯烃隔离膜，其特征在于所述多孔聚烯烃多孔隔离膜的短路温度不低于165t:。9.一种锂离子动力电池，其包括正极片、负极片、间隔于正负极片之间的隔离膜，以及电解液，其特征在于所述隔离膜为权利要求1至8中任一项所述的多孔聚烯烃隔离膜。10.根据权利要求9所述的锂离子动力电池，其特征在于所述锂离子动力电池的穿钉最高温度和热模拟最高温度均不低于IO(TC。全文摘要本发明公开了一种多孔聚烯烃隔离膜，隔离膜的厚度为35-80μm，孔隙率为30-70％，空气渗透率为100-1000秒/100ml，平均开孔直径为0.001-1μm。使用本发明多孔聚烯烃隔离膜的锂离子动力电池，穿钉最高温度和热模拟最高温度均不低于100℃，具有良好的安全性能、循环性能和充放电性能。文档编号H01M2/16GK101702428SQ20091019381公开日2010年5月5日申请日期2009年11月10日优先权日2009年11月10日发明者朱坤庆,朴美子,王学泽,赵丰刚申请人:东莞新能源科技有限公司