锂离子电池用的水性多层隔膜的制作方法_2

文档序号:8545377阅读:来源:国知局
聚合物微孔膜;优选地,所述 聚合物选自下述聚合物中的至少一种:超高分子量聚乙烯、线性聚乙烯、支化聚乙烯、高密 度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚对 苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚苯 乙烯及其共聚物、聚氯乙烯、聚酰亚胺、聚芳酰胺、尼龙、聚砜、聚碳酸酯、聚丙烯酰胺、聚甲 基丙烯酰胺、聚甲醛、聚砜、聚醚砜、聚乙烯吡咯烷酮、聚二甲基硅氧烷、以及它们的共聚物。
[0022] 在本发明的一个优选实例中,所述聚合物隔膜基材选自高密度聚乙烯、超高分子 量聚乙稀或者两者的混合物。
[0023] 本发明另一方面提供了本发明所述的水性多层隔膜在提高锂离子电池的热稳定 性能和/或一致性中的用途。
【具体实施方式】
[0024] 在本发明中,如果没有特别的说明,百分数(% )或者份都指相对于组合物的重量 百分数或者重量份。
[0025] 在本发明中,如果没有特别的说明,所涉及的各组分或其优选组分可以相互组合 形成新的技术方案。
[0026] 在本发明中,如果没有特别的说明,本文所提到的所有实施方式以及优选实施方 式可以相互组合形成新的技术方案。
[0027] 在本发明中,如果没有特别的说明,本文所提到的所有技术特征以及优选特征可 以相互组合形成新的技术方案。
[0028] 在本发明中,如果没有相反的说明,组合物中各组分的含量之和为100%。
[0029] 在本发明中,如果没有相反的说明,组合物中各组分的份数之和可以为100重量 份。
[0030] 在本发明中,除非有其他说明,数值范围"a-b"表示a到b之间的任意实数组合的 缩略表示,其中a和b都是实数。例如数值范围"0-5"表示本文中已经全部列出了 "0-5" 之间的全部实数,"0-5"只是这些数值组合的缩略表示。
[0031] 在本发明中,除非有其他说明,整数数值范围"a-b"表示a到b之间的任意整数组 合的缩略表示,其中a和b都是整数。例如整数数值范围"1-N"表示1、2……N,其中N是 整数。
[0032] 在本发明中,除非有其他说明,"其组合"表示所述各元件的多组分混合物,例如两 种、三种、四种以及直到最大可能的多组分混合物。
[0033] 如果没有特别指出,本说明书所用的术语"一种"指"至少一种"。
[0034] 如果没有特别指出,本发明所述的百分数(包括重量百分数)的基准都是所述组 合物的总重量。
[0035] 本文所公开的"范围"以下限和上限的形式。可以分别为一个或多个下限,和一个 或多个上限。给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的。选定的下限和上限限 定了特别范围的边界。所有可以这种方式进行限定的范围是包含和可组合的,即任何下限 可以与任何上限组合形成一个范围。例如,针对特定参数列出了 60 - 120和80 - 110的 范围,理解为60 - 110和80 - 120的范围也是预料到的。此外,如果列出的最小范围值1 和2,和如果列出了最大范围值3,4和5,则下面的范围可全郃预料到:1一3、1一4、1一5、 2 - 3、2 - 4、和 2 - 5〇
[0036] 在本文中,除非另有说明,各反应都在常温常压下进行。
[0037] 在本文中,除非另有说明,各个反应步骤可以顺序进行,也可以不按顺序进行。例 如,各个反应步骤之间可以包含其他步骤,而且反应步骤之间也可以调换顺序。优选地,本 文中的反应方法是顺序进行的。
[0038] 在本文中,除非另有说明,"以固体计"或其类似术语表示以组合物(或溶液等)中 除了溶剂之外的所有组分为基准。
[0039] 本发明一方面提供了一种锂离子电池用的水性多层隔膜,所述水性多层隔膜包 括:
[0040] (A)聚合物隔膜基材;
[0041] (B)涂覆在聚合物隔膜基材(A) -侧或两侧上的无机或有机颗粒涂层;
[0042] (C)涂覆在无机或有机颗粒涂层(B)上的有机颗粒涂层,
[0043] 所述无机或有机颗粒涂层(B)由以下组合物形成,所述组合物包括15-70重量% 的无机或有机颗粒和30-85重量%的水,所述无机或有机颗粒选自:三氧化二铝、二氧化 硅、硫酸钡、勃姆石或聚酰亚胺;
[0044] 所述有机颗粒涂层(C)由以下组合物形成,所述组合物包括5-30重量%的有机颗 粒和70-95重量%的水,所述有机颗粒选自:聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚丙烯腈、聚氧化乙 烯或聚甲基丙烯酸甲酯。
[0045] (A)聚合物隔腊基材
[0046] 在本发明中,所述聚合物隔膜基材优选是聚合物微孔膜。本发明所述的聚合物微 孔膜(又称高分子微孔膜)是由于电解质的局限性很难吸收而膨胀的材料,它选自下述聚 合物中的至少一种:超高分子量聚乙烯、线性聚乙烯、支化聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚 乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯醋、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、 聚氨酯、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚苯乙烯及其共聚物、聚 氯乙烯、聚酰亚胺、聚芳酰胺、尼龙、聚砜、聚碳酸醋、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚甲醛、 聚砜、聚醚砜、聚乙烯吡咯烷酮、聚二甲基硅氧烷、以及它们的共聚物。
[0047] 本发明聚合物微孔膜材料优选高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯或者两者的混合 物。在本发明的一个实例中,所述的高密度聚乙烯的分子量为50万或以上,例如50万至500 万,较好80万至300万,更好100万至200万;密度为0. 92-0. 97g/cm3,较好为0. 94-0. 96g/ cm3〇
[0048] 本发明聚合物微孔膜可采用本发明常规的方法制得。在本发明的一个实例中,所 述聚合物微孔膜采用共混挤出工艺制得,优选采用双螺杆挤出法制得,其螺杆行进的方式 可选自同向、异向行进等,优先同向啮合,双螺杆挤出法采用的模头可选自直进料机头,侧 进料机头,偏置机头,多控多膜口机头,共挤机头等。
[0049] 本发明聚合物微孔膜的厚度通常为1~50ym,优选为5~30ym,更优选为9~ 25ym,在该范围内,电池的体积会减小很多,同时电池内阻也会减小,电池能量密度显著提 尚。
[0050] 在本发明的一个实例中,所述耐高温抗变形复合微孔膜是由聚烯烃(A)和(B)的 混合物制得的,聚烯烃(A)的重均分子量为200万或以上,例如300万至600万,较好400 万至500万;聚烯烃(B)的重均分子量为100万左右、熔融指数为0. 5~2g/10min;两种聚 烯烃的质量比在20/60~60/30之间,较好在30/50-70/50之间。
[0051] 在本发明的另一个实例中,所述聚合物微孔膜采用热致相分离(TIPS)方法制得, 它包括如下步骤:
[0052] (a)在高温将聚合物组份溶于高沸点、低挥发性的溶剂中形成均相液;
[0053] (b)降温冷却,使溶液产生液-固相分离或液-液相分离;
[0054] (c)用挥发性试剂将所述高沸点溶剂萃取出来,经过干燥后获得具有孔结构状的 高分子微孔膜;
[0055] 在本发明的一个较好实例中,在溶剂萃取前对形成的微孔膜进行单向或双向拉 伸,并在萃取后进行定性收卷,进行切边、收卷和分切等步骤。
[0056] 本发明聚合物微孔膜的孔隙度为30-46%,较好为35-45%,更好为38-42%,优 选39-40% ;纵向拉伸强度为180-260MPa,较好为190-250MPa,更好为200-240MPa,优选 210-230MPa;横向拉伸强度为 110-160MPa,较好为 120-150MPa,更好为 130-140MPa。
[0057] 本发明聚合物微孔膜的透气度为150-260sec/100ml,较好为180-250sec/100ml, 更好为 190-230sec/100ml。
[0058] 在一个实例中,本发明聚合物微孔膜是聚烯烃微孔膜,它是通过在聚烯烃或者聚 烯烃组份中,必要时加入赋予低温关闭效果的聚合物等树脂组份混有有机液体或固体,熔 融混炼后挤出成型,通过拉伸,去除溶剂、干燥、热处理而得到的。本发明的优选方法,是在 聚烯烃中或者聚烯烃组合物中加入聚烯烃的优良溶剂,配置聚烯烃或聚烯烃组合物溶液, 将该溶液挤出机的模压挤出层片状物,冷却,形成凝胶状混合物,将此凝胶状混合物加热, 拉伸,最后去除溶剂,干燥后,热定型后得到高分子微孔膜。
[0059] (B)无机或有机颗粒涂层
[0060] 在本发明中,所述无机或有机颗粒涂层(B)是由下述组合物组成形成,所述组合 物包括15-70重量%的无机或有机颗粒和30-85重量%的水,所述无机或有机颗粒选自:三 氧化二铝、二氧化硅、硫酸钡、勃姆石或聚酰亚胺。
[0061] 在本发明的一个优选实例中,所述无机或有机颗粒占所述组合物的20-60重 量%,优选30-50重量%,更优选35-45重量%,以所述形成无机或有机颗粒涂层(B)的组 合物的重量计。
[0062] 在本发明的一个优选实例中,所述无机或有机颗粒的用量为60-100重量份,优选 为65-95重量份,更优选为68-90重量份,最优选为70-86重量份,以所述形成无机或有机 颗粒涂层(B)的组合物的固体计。
[0063] 所述形成无机或有机颗粒
当前第2页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1