CN103390741B - 有机/无机复合多孔涂层的隔膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明克服现有技术中无机粒子与有机聚合物结合不牢固,容易脱落的不足,提供一种有机/无机复合多孔涂层的隔膜及其制备方法,所述的隔膜包括,聚烯烃微孔膜和形成于聚烯烃微孔膜至少一个表面上的多孔涂层。制备方法为:(1)采用溶液聚合方法聚合出不同分子量粘结剂聚合物;(2)将(1)中的粘结剂聚合物溶于有机溶剂制成聚合物溶液,并在其中均匀分散无机纳米颗粒,制成涂覆液;(3)将(2)中涂覆液涂布在由单向拉伸工艺制备的聚烯烃微孔膜的至少一个表面,然后经快速真空干燥,在聚烯烃微孔膜表面形成具有多孔结构的涂层,即制得有机/无机复合多孔涂层的隔膜。本发明解决了无机颗粒脱嵌的问题,从而增强锂离子电池使用时的安全性。
Description
技术领域
本发明属于锂离子二次电池领域,尤其是锂离子二次电池的隔膜。
背景技术
锂离子电池是近年来迅速发展起来的新化学电源体系,与传统的镍镉或镍氢电池相比,它具有高比能量、长循环寿命、无记忆效应、安全无公害和快速充、放电等优点,是目前新型电源技术研究开发的热点之一。可广泛用于便携式电子产品如:手机、笔记本电脑、录像机等所需的充电电池,还可作为电动汽车和混合动力车所需的动力电源等。通常的锂离子二次电池由正/负极材料、电解液、隔膜以及电池外壳包装材料组成。隔膜是液态锂离子二次电池的重要组成部分,在电池中起着防止正/负极短路,同时在充放电过程中提供离子运输电通道的作用,其性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环性能以及安全性等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
聚烯烃材料具有较高的强度和较好的化学稳定性,而且作为一种热塑性材料,多孔聚烯烃在高于玻璃化温度的条件下具有收缩孔隙的自闭合功能,阻抗明显上升、通过电池的电流受到限制,可防止由于过热而引起的爆炸等现象,是一个相对可靠的锂电池隔膜材料。目前作为锂离子电池隔膜材料的主流产品是以美国Celgard和日本UBE为代表的经双向精密拉伸的聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)微孔薄膜和聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)三层微孔复合膜,孔隙率在40%左右,厚度25-40μm。然而,聚烯烃隔膜的透气性和亲液性较差,无法完全满足电池快速充放电的要求,而且影响电池的循环使用寿命,为此,研究者一般通过加入亲水物质的方法来改善这一问题。聚烯烃材料隔膜的另一个更重要问题在于其大功率放电的安全性,这种材料在高温下尺寸变形比较明显,而且熔点一般低于170℃,当电池局部发热达到这个温度时,隔膜就会迅速融化使正负极迅速接触,出现热失控行为。研究表明,采用高熔点纤维增强隔膜或者采用熔点更高的材料制备隔膜可以很好地改善隔膜的热熔化温度,从而有效地保障电池安全。
动力电池在大功率输出性能和安全性方面的需求对锂电池提出了重大挑战。在大功率放电过程中,电池局部温度达到100℃左右就可以引起负极固体电解质界面(SEI)保护膜分解并释放热量,使电池进一步升温引发有机电解液等物质的分解和隔膜的融化,导致正负极直接反应甚至爆炸。电池使用过程中遭受穿刺或撞击也可导致电池电压瞬时下降。电流剧增产生巨大的热量导致温度迅速升高,使电池隔膜经受高温状态。此外,电池的过充导致金属锂在负极表面沉积形成锂枝晶也会导致对隔膜的穿刺,动力电池在动态条件下的运行会加剧这一行为,因此,动力锂电池的安全运行需要隔膜具有更高的强度、更好的热尺寸稳定性和热化学稳定性。然而,提高锂离子电池比能量和大功率放电能力需要进一步提高隔膜的孔隙率并降低厚度,以获得较小的离子电阻,这些改变会降低膜的强度和抗冲击能力,进一步降低动力锂电池的安全性,因此,开发新的隔膜材料以平衡甚至同时提高隔膜的性能和安全性是动力锂电池对隔膜的新需求。
锂离子电池隔膜的热安全性能是要求隔膜具有良好的热尺寸稳定性,在一定的高温环境下无明显形变;具有较好的热闭孔性能,在电池短路前发生热闭孔且无明显机械强度的损失;具有较高的热安全温度。由于动力电池具有更高的工作温度,较复杂的动行环境,例如,当电池温度升高到一定程度后,微孔膜的微孔将会闭合,同时,薄膜本身会发生热收缩变形,电池正负极之间就会发生短路,电池内部就会积聚大量热量而无法散发出去,导致电池发生爆炸。隔膜的热安全温度很大程度上取决于制备隔膜的基材,同时制备方法对于隔膜安全性能的改善也很重要。隔膜的热闭孔是防止锂电池内部热短路的一个重要功能,但由于电池内部的自放热效应,在热闭孔后温度冷却前仍会有一段温度上升的过程,这就要求隔膜具有更好的熔化温度,从而有效提高隔膜的热安全温度。
韩国公开专利NO.10-2006-72065和10-2007-231公开了一种具有多孔涂层的隔膜,所述多孔涂层用无机颗粒和一种粘合剂聚合物的混合物涂覆具有多个孔的聚烯烃多孔基质的至少一个表面而形成。在这类隔膜中,在聚烯烃多孔基质上形成的多孔涂层中的无机颗粒可作为一种保持该多孔涂层的物理性状的隔离物而起作用,因此当电化学装置过热时,所述无机颗粒抑制所述聚烯烃多孔基质的热收缩。此外,所述无机颗粒防止阴极和阳极直接接触,即使在多孔基质受损时。上述在多孔基质上形成的多孔涂层有助于改善电化学装置的热稳定性,而对能够进一步改善电化学装置的耐热性的隔膜的开发仍在持续进行。此外,还需要开发一种能够改善电化学装置的高温循环性能及放电特征的隔膜。
中国专利CN101516040公开了一种具有更好的耐击穿和绝热特性的锂离子二次电池安全特性的隔膜制备方法。本发明方法首先做隔膜表面预处理;其次准备无机陶瓷胶液:30-50份表面已作亲油性分散稳定剂改性的无机陶瓷粉末,无机陶瓷粉末原生粒径10-300nm;5-20份聚合单体;添加量为聚合单体的0.3-1.5%油溶性引发剂,油溶性引发剂引发半衰期在60℃条件下小于2h;20-35份有机溶剂:最后,对基材表面进行涂布,形成双面涂层结构。隔膜基体表面进行陶瓷涂层后,可以形成微观的物理性阻隔,减少电池内部金属颗粒沉积和锂枝晶对隔膜的破坏作用。另外,通过形成耐高温的陶瓷涂层,可以提高隔膜的耐热性能,在电池内部发热的情况下,降低由于隔膜受热收缩所引起的电池短路事故的发生。本专利所提出的制备方法巧妙地将隔膜表面涂敷烘干过程和聚合反应相结合,通过一步烘干过程,使基体表面的无机陶瓷胶液形成的液膜由于聚合反应而实现固化,并且通过溶剂挥发形成表面的微观孔隙,以保证作为锂电池隔膜的基本离子传导功能。
上述专利在一定程度上改善了隔膜的耐热收缩性,但还存在着以下缺点:(1)无机粒子很难均匀分散在有机聚合物中,所以所形成的涂覆层具有不均一性;(2)无机粒子与有机聚合物结合不牢固,容易脱落,从而降低了复合隔膜的强度和热稳定性。为了进一步提高隔膜的耐热收缩性能,所以表面涂层中的无机粒子应更应均匀分散且与有机组分结合更牢固。
发明内容
本发明克服现有技术中隔膜表面涂层中的无机粒子分散不均匀,且无机粒子与有机聚合物结合不牢固,容易脱落的不足,提供一种有机/无机复合多孔涂层的隔膜及其制备方法,通过引入具有无机颗粒的多孔涂层而改进隔膜性能并通过解决多孔基体上形成的多孔涂层中的无机颗粒脱嵌问题而改进隔膜的安全性,从而增强锂离子电池使用时的安全性。
一种有机/无机复合多孔涂层的隔膜,所述的隔膜包括,聚烯烃微孔膜和形成于聚烯烃微孔膜至少一个表面上的多孔涂层;
所述的聚烯烃微孔膜孔隙率为25-60%,平均孔径范围为55-100nm,透气性为360s/50mL以下;
所述的多孔涂层是由无机纳米颗粒与粘合剂聚合物的混合物。
作为优选,所述的聚烯烃微孔膜为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯和聚丙烯中一种或多种混合物构成。
作为优选,所述的无机纳米颗粒为介电常数不小于5的无机纳米颗粒,选自纳米级BaTiO3、Pb(Zr,Ti)O3(PZT)、Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT)、PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)、HfO2、SrTiO3、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、ZnO、ZrO2、SiO2、Y2O3、Al2O3、SiC和TiO2其中一种或多种混合物,平均粒径为45-55nm。
作为优选,所述粘合剂聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚苯乙烯或大分子硅烷偶联剂PSt-b-(BMA-co-KH570)中一种或多种混合物,粘合剂聚合物分子量范围为5000~60000。粘合剂聚合物必须有较高的玻璃化转变温度。避免在较低的温度下,粘合剂聚合物由玻璃态转变为高弹态,影响涂覆膜的热稳定性。
作为优选,所述粘合剂聚合物为大分子硅烷偶联剂PSt-b-(BMA-co-KH570)。
粘合剂聚合物的合成:
本发明所述的有机聚合物PMMA合成体系由单体、引发剂和溶剂共同组成。按不同配比加入单体、引发剂和溶剂,使其在65℃反应一段时间后聚合出不同分子量的PMMA。
有机聚合物PMMA-b-PSt是由嵌段聚合方法合成出来的:将装有搅拌子的100mL带支管的反应瓶,用胶塞密封,从支管处抽气烤瓶,带反应瓶冷至室温后冲入氮气。重复操作三次。依次加入催化剂0.093gCucl,络合剂0.442gbpy,密封,抽气-充氮气,重复操作三次。依次用封口膜,聚四氟乙烯膜,医用胶布密封。将PMMA10mL,α-溴代异丁酸乙酯138.4μL用注射器引入到反应瓶中。室温下搅拌十分钟,使反应体系混合均匀放入到65℃恒温水浴中,反应3小时,所得聚合产物为PMMA-Br。重复上述操作,加入单体PMMA-Br1g,催化剂CuCl0.010g,络合剂bpy0.047g,用注射器注入单体苯乙烯1.14mL,溶剂甲苯2mL,将反应体系混合均匀后放入到100℃的恒温油浴中,反应24小时,得到聚合产物PMMA-b-PSt。采用嵌段聚合的方法制得不同分子量的嵌段聚合物PMMA-b-PSt,该有机聚合物可以作为涂覆液中的有机粘合剂聚合物,将纳米无机粒子和粘合剂聚合物有效分散在一起,从而在隔膜的表面形成均匀的涂覆层。嵌段聚合物和纳米粒子具有持久的作用性,降低隔膜在高温下的热收缩性,从而提高了电池在使用过程中的安全性。
PSt-b-(BMA-co-KH570)的合成:本文中采用原子转移自由基聚合的方法制备含端基Br的聚合物PSt-Br,进一步以PSt-Br为大分子引发剂,再通过ATRP合成PSt-b-(BMA-co-KH570)的嵌段共聚物,应用于复合材料,增加了基体与无机物之间的作用强度,提高了复合材料的功能性。大分子偶联剂PSt-b-(BMA-co-KH570)可以通过分子间的化学物理作用,使两种或两种以上的材料结合在一体,得到性能更好的共混材料。采用大分子偶联剂时,一方面,因无机粒子能与基体的分子链形成强的结合作用,另一方面通过改变大分子偶联剂的分子量和分子结构,还可以调节其偶联剂的强度和模量从而实现对无机粒子和基体之间界面结构的控制和优化。
作为优选,所述的无机纳米颗粒与粘合剂聚合物的质量比为5:95-35:65,如果无机粒子比例过高,则不能均匀分散在涂覆液中,如果粘合剂聚合物含量过低,则聚合物粘度低,容易脱落。如果无机粒子比例过低,则涂覆膜的机械强度和耐热收缩性不能有效地提高,同时又由于粘合剂聚合物含量过高,则多孔涂层的孔尺寸和孔隙率会降低很多。
上述的有机/无机复合多孔涂层的隔膜的制备方法,步骤为:
(1)采用溶液聚合方法聚合出不同分子量粘结剂聚合物,分子量范围为5000~60000,分子量越大,涂覆膜的亲水性越好;
(2)将(1)中的粘合剂聚合物溶于有机溶剂制成聚合物溶液,并在其中均匀分散无机纳米颗粒,制成涂覆液;
(3)将(2)中涂覆液涂布在由单向拉伸工艺制备的聚烯烃微孔膜的至少一个表面,然后经快速真空干燥,在聚烯烃微孔膜表面形成具有多孔结构的涂层,即制得有机/无机复合多孔涂层的隔膜。
作为优选,步骤(2)所述的有机溶剂为二甲基亚砜、丙酮、二甲苯、丁醇、四氢呋喃或N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种混合物,通过调节溶剂的含量来调整涂覆液的粘度,所选溶剂具有较低熔点,易于后期挥发除去,聚合物溶液的浓度范围为5%~35%,浓度增大,形成的涂覆液不均匀。
作为优选,步骤(3)所述的真空干燥条件为,在真空干燥箱中在50-90℃下干燥24小时。
与已有技术相比,本发明所制得的多孔复合涂层聚烯烃隔膜具有以下优点:
本发明采用大分子聚合物作为粘合剂,一方面大分子粘合剂的分子链长较长,跟聚烯烃隔膜的作用力强可以与基体形成强的结合作用,还可以将纳米无机粒子均匀分散在表面涂层中,能够有效解决无机粒子与有机聚合物结合不牢,容易脱落的问题,提高了隔膜的热稳定性,从而改进隔膜的安全性,增强了锂离子电池使用时的安全性。
本发明复合改性液涂覆在膜表面后,除去溶剂和易萃取添加剂形成多孔结构,提高亲水性和热稳定性的同时又减少涂层后对孔隙的堵塞,从而提高了电池使用时的安全性。
附图说明
图1实施例1制备的隔膜的涂覆膜的SEM电镜图。
具体实施方法:
下文中,将对本发明的多个优选实施例进行详细描述以便更好地理解。但是,可对本发明的所述实施例以多种方式进行改进,并且它们不应解释为限制本发明范围。本发明的实施例仅是为了本域普通技术人员更好的理解本发明。
(1)膜厚
使用济南兰光机电技术有限公司生产的CHT-C2型台式测厚仪,在室温25℃下测定。
(2)透气率
按照GB/T1038-2000“塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法压差法”,使用美国Gurley公司4110型透气度测定仪测定。工作压力为20盎司,测试面积为1.0inch2
(3)亲水性测试
使用HARKE-SPCA接触角测定仪(北京哈科实验仪器厂)在室温下测量涂覆后隔膜的接触角。
(4)130℃热收缩率
将隔膜沿MD和TD方向截取边长为150mm的正方形,将其放置于温度恒定在130℃的烘箱内30分钟,取出后分别测其MD、TD的长度,并计算热收缩率。
实施例1
(1)按照现有工业技术由单向拉伸工艺制备出聚丙烯微孔膜,膜厚为28.8μm,透气率为360(Gurley值;单位:s),孔隙率为60%,平均孔径范围为100nm。无机纳米SiO2为市售的无机纳米粒子,直径范围为45~55nm。
粘合剂聚合物的合成:分别取50mL丙酮、0.5gBPO和10.33gMMA放入100mL的三口烧瓶中,在65℃下反应4小时,之后用甲醇沉淀出聚合物,放在通风橱中约2个小时,之后放入70℃的真空烘箱中干燥8-10个小时,得到有机聚合物PMMA。将装有搅拌子的100mL带支管的反应瓶,用胶塞密封,从支管处抽气烤瓶,待反应瓶冷至室温后充入氮气。重复操作三次。依次加入催化剂改为0.093gCucl,络合剂改为0.442gbpy,密封,抽气-充氮气,重复操作三次。依次用封口膜、聚四氟乙烯膜、医用胶布密封。用注射器依次注入PMMA10mL,α-溴代异丁酸乙酯138.4μL。室温下搅拌十分钟,将反应体系混合均匀放入到65℃的恒温水浴中,反应3小时,所得聚合产物为PMMA-Br。重复上述操作,加入单体PMMA-Br1g,催化剂Cucl0.010g,络合剂bpy0.047g,用注射器注入单体苯乙烯1.14mL,溶剂甲苯2mL,将反应体系混合均匀后放入到100℃的恒温油浴中,反应24小时,得到聚合产物PMMA-b-PSt。
将有机聚合物PMMA-b-PSt溶于四氢呋喃中,制得固含量为35%的粘合剂聚合物溶液。将无机纳米SiO2强力搅拌分散于其中,形成涂覆液。其中无机纳米SiO2与粘合剂聚合物的质量比为15:85将涂覆液涂布于聚丙烯微孔膜上,在75℃真空条件下进行干燥24小时,得到具有多孔复合涂层的聚丙烯微孔膜,从图1可以看出,纳米无机颗粒被均匀分散在有机聚合物中。性能测试结果如表1所示。
由表1可以看出,涂覆后的有机/无机多孔聚丙烯微孔膜的厚度由28.8μm增加到35.4μm,孔隙率由60%降为30%,平均孔径由100nm降为78nm,透气率Gurley值由360s升至378s,接触角由原来的104.6°降低至81.6°,涂覆后的多孔聚丙烯微孔膜在MD方向的热收缩率由6.27%降低至2.78%,而在TD方向的收缩率变化没有如此明显,热收缩率由5.2%降为4.9%。所以改性后的多孔复合涂层的亲水性和耐热收缩性都有了很大提高。
实施例2
仅改变制备的粘结剂聚合物分子量,其他条件同实施例1,涂覆液涂布于实施例1所得复合涂层隔膜的另一个表面,涂层厚度与另一表面涂覆的多孔涂层厚度相同,并进行真空干燥,得到具有双面复合涂层的聚丙烯隔膜。性能测试结果见表1。
实施例3
按照现有工业技术由单向拉伸工艺制备出高密度聚乙烯微孔膜,膜厚为28.8μm,透气率为360(Gurley),所述的聚乙烯微孔膜孔隙率为48%,平均孔径为55nm。无机纳米MgO为市售的无机纳米粒子,直径50nm左右。
有机聚合物的合成:分别取50mL丙酮、0.5gBPO和10.33gMMA放入100mL的三口烧瓶中,在65℃下反应4小时,之后用甲醇沉淀出聚合物,放在通风橱中约2个小时,之后放入70℃的真空烘箱中干燥8-10个小时,得到有机聚合物PMMA。
将有机聚合物PMMA溶于二甲亚砜中,制得固含量为35%的粘合剂聚合物溶液。将无机纳米MgO强力搅拌分散于其中,形成涂覆液。其中无机纳米MgO与粘合剂聚合物的质量比为5:95。将涂覆液涂布于高密度聚乙烯微孔膜上,在50℃真空条件下进行干燥24h,得到具有多孔复合涂层的高密度聚乙烯微孔膜。性能测试结果如表1所示。
涂覆后的有机/无机多孔聚乙烯微孔膜的厚度由28.8μm增加到38.1μm,孔隙率由48%降为31%,平均孔径由55nm降为30nm,透气率Gurley值由360s升至384s,接触角由原来的108.6°降低至78.2°,涂覆后的多孔聚乙烯微孔膜在MD方向的热收缩率由7.36%降低至2.7%,在TD方向,热收缩率由5.2%降为5%。所以改性后的PE微孔膜的性质有了很大改善和提高。
实施例4
仅改变制备的粘结剂聚合物分子量,其他条件同实施例3,将涂覆液涂布于实施例3所得复合涂层隔膜的另一个表面,涂层厚度与另一表面涂覆的多孔涂层厚度相同,并进行真空干燥,得到具有双面复合涂层的高密度聚乙烯隔膜。性能测试结果见表1。
实施例5
按照现有工业技术由单向拉伸工艺制备出高密度聚乙烯微孔膜,膜厚为28.8μm,透气率为360(Gurley),所述的聚乙烯微孔膜孔隙率为25%,平均孔径为55nm。无机纳米MgO为市售的无机纳米粒子,直径50nm左右。
PSt-b-(BMA-co-KH570)的合成:本文中采用原子转移自由基聚合的方法制备含端基Br的聚合物PSt-Br,进一步以PSt-Br为大分子引发剂,再通过ATRP合成PSt-b-(BMA-co-KH570)的嵌段共聚物。
将PSt-b-(BMA-co-KH570)溶于丙酮中,制得固含量为50%的粘合剂聚合物溶液。将无机纳米SiO2强力搅拌分散于其中,形成涂覆液。其中无机纳米SiO2与粘合剂聚合物的质量比为35:65。将涂覆液涂布于高密度聚乙烯微孔膜上,在90℃真空条件下进行干燥24h,得到具有多孔复合涂层的高密度聚乙烯微孔膜。性能测试结果如表1所示。
涂覆后的有机/无机多孔聚乙烯微孔膜的厚度由28.8μm增加到49.2μm,孔隙率由25%降为16%,平均孔径由55nm降为30nm,透气率Gurley值由360s升至420s,接触角由原来的108.6°降低至73.8°,涂覆后的多孔聚乙烯微孔膜在MD方向的热收缩率由7.36%降低至1.3%,在TD方向,热收缩率由5.2%降为3.2%。所以改性后的PE微孔膜的性质有了很大改善和提高。
表1各实施例性能测试结果
对比实施例1
将实施例1中的粘结剂聚合物分子量调整为3000,其他条件同实施例1,对其性能进行测试,性能测试如下:
涂覆后的有机/无机多孔聚丙烯微孔膜的厚度由28.8μm增加到31.2μm,孔隙率由60%降为38%,平均孔径由100nm降为82nm,透气率Gurley值由360s升至370s,接触角由原来的104.6°降低至89.1°,涂覆后的多孔聚丙烯微孔膜在MD方向的热收缩率由6.27%降低至3.76%,而在TD方向的收缩率变化没有如此明显,热收缩率由5.2%降为5.05%。
对比实施例2
将实施例3中的粘结剂聚合物分子量调整为4000,其他条件同实施例1,对其性能进行测试,性能测试如下:
涂覆后的有机/无机多孔聚乙烯微孔膜的厚度由28.8μm增加到34.6μm,孔隙率由48%降为36%,平均孔径由55nm降为37nm,透气率Gurley值由360s升至376s,接触角由原来的108.6°降低至81.3°,涂覆后的多孔聚乙烯微孔膜在MD方向的热收缩率由7.36%降低至3.6%,在TD方向,热收缩率由5.2%降为5.1%。
涂覆后的有机/无机多孔聚乙烯微孔膜的厚度由28.8μm增加到38.1μm,孔隙率由48%降为31%,平均孔径由55nm降为30nm,透气率Gurley值由360s升至384s,接触角由原来的108.6°降低至78.2°,涂覆后的多孔聚乙烯微孔膜在MD方向的热收缩率由7.36%降低至2.7%,在TD方向,热收缩率由5.2%降为5%。所以改性后的PE微孔膜的性质有了很大改善和提高。
对比实施例3
将实施例5中的粘结剂聚合物分子量调整为2000,其他条件同实施例1,对其性能进行测试,性能测试如下:
涂覆后的有机/无机多孔聚乙烯微孔膜的厚度由28.8μm增加到42.7μm,孔隙率由25%降为19.5%,平均孔径由55nm降为42nm,透气率Gurley值由360s升至395s,接触角由原来的108.6°降低至85.6°,涂覆后的多孔聚乙烯微孔膜在MD方向的热收缩率由7.36%降低至2.94%,在TD方向,热收缩率由5.2%降为4.0%。
Claims (7)
1.一种有机/无机复合多孔涂层的隔膜,其特征在于:所述的隔膜包括,聚烯烃微孔膜和形成于聚烯烃微孔膜至少一个表面上的多孔涂层;
所述的聚烯烃微孔膜孔隙率为25-60%,平均孔径范围为55-100nm,透气性为360s/50mL以下;
所述的多孔涂层是无机纳米颗粒与粘合剂聚合物的混合物;
所述粘合剂聚合物为大分子硅烷偶联剂PSt-b-(BMA-co-KH570),粘合剂聚合物分子量范围为5000~60000。
2.根据权利要求1所述的有机/无机复合多孔涂层的隔膜,其特征在于:所述的聚烯烃微孔膜为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯和聚丙烯中一种或多种混合物构成。
3.根据权利要求1所述的有机/无机复合多孔涂层的隔膜,其特征在于:其中所述的无机纳米颗粒为纳米级BaTiO3、Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT)、PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)、HfO2、SrTiO3、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、ZnO、ZrO2、SiO2、Y2O3、Al2O3、SiC和TiO2其中一种或多种混合物,平均粒径为45-55nm。
4.根据权利要求1所述的有机/无机复合多孔涂层的隔膜,其特征在于:所述的无机纳米颗粒与粘结剂聚合物的质量比为5:95~35:65。
5.根据权利要求1~4任一项所述的有机/无机复合多孔涂层的隔膜制备方法,其特征在于:步骤为,
(1)采用溶液聚合方法聚合出不同分子量粘结剂聚合物;分子量范围为5000~60000;
(2)将(1)中的粘结剂聚合物溶于有机溶剂制成聚合物溶液,并在其中均匀分散无机纳米颗粒,制成涂覆液;
(3)将(2)中涂覆液涂布在由单向拉伸工艺制备的聚烯烃微孔膜的至少一个表面,然后经快速真空干燥,在聚烯烃微孔膜表面形成具有多孔结构的涂层,即制得有机/无机复合多孔涂层的隔膜。
6.根据权利要求5所述的有机/无机复合多孔涂层的隔膜的制备方法,其特征在于:步骤(2)所述的有机溶剂为二甲基亚砜、丙酮、二甲苯、丁醇、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种混合物;步骤(2)所述的聚合物溶液的浓度范围为5wt%~35wt%。
7.根据权利要求5所述的有机/无机复合多孔涂层的隔膜的制备方法,其特征在于:步骤(3)所述的真空干燥条件为,在真空干燥箱中在50-90℃下干燥24小时。
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