CN121663113A - 一种高柔性耐热复合电池隔膜及其制备方法与应用 - Google Patents

一种高柔性耐热复合电池隔膜及其制备方法与应用

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CN121663113A CN202610167879.1A CN202610167879A CN121663113A CN 121663113 A CN121663113 A CN 121663113A CN 202610167879 A CN202610167879 A CN 202610167879A CN 121663113 A CN121663113 A CN 121663113A
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Abstract

本发明公开了一种高柔性耐热复合电池隔膜及其制备方法与应用,属于隔膜技术领域,其包括多孔聚合物基膜、柔性涂层和耐高温涂层;柔性涂层的制备原料包括柔性颗粒,所述柔性颗粒为端羟基聚丁二烯和端羧基丁腈橡胶。制备方法包括以下步骤:分别将耐高温涂层的制备原料和柔性涂层的制备原料配置成耐高温涂料和柔性涂料;依次将耐高温涂料和柔性涂料涂覆在多孔聚合物基膜表面,干燥后得到高柔性耐热复合电池隔膜。本发明通过制备自修复功能的柔性颗粒,提供一种原料易得、工业化可行的高柔性耐热复合电池隔膜,实现了柔性、自修复与耐热性的协同提升,有效缓冲正负极膨胀、抵御锂枝晶穿刺并降低热失控风险,显著改善电池安全性与循环稳定性。

Description

一种高柔性耐热复合电池隔膜及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于隔膜技术领域,具体是一种高柔性耐热复合电池隔膜及其制备方法与应用。
背景技术
当前商业化电池隔膜以聚烯烃基膜为主,其具有成本低、透气性好等优势,但存在两大核心缺陷:一是耐热性差,在电池局部过热(如120℃以上)时易发生热收缩,导致正负极直接接触引发短路甚至热失控;二是柔性不足,在电池充放电循环过程中,正负极的体积膨胀会对隔膜产生持续机械应力,导致隔膜破裂或涂层脱落,引发枝晶刺穿风险。
目前,行业内为提高耐热性通常通过涂覆陶瓷涂层或耐高温聚合物,可提升隔膜的热稳定性,但陶瓷涂层脆性大、易脱落,且会降低隔膜的柔性和透气性。为提高柔性,则采用丁苯橡胶、聚氨酯等柔性材料涂覆,可改善隔膜的抗冲击性能,但这类材料耐电解液溶胀性差,长期使用易发生结构失效,且缺乏自修复能力,无法应对锂枝晶造成的微小损伤;而采用柔性层和耐热层的双层结构,但现有柔性材料与耐热材料的兼容性差,界面结合力弱,且未形成协同作用机制,难以同时满足高柔性、高耐热、耐电解液等多重需求。
发明内容
本发明为克服上述技术问题,因此提供了一种高柔性耐热复合电池隔膜及其制备方法与应用。本发明通过制备自修复功能的柔性颗粒,提供一种原料易得、工业化可行的高柔性耐热复合电池隔膜,实现了柔性、自修复与耐热性的协同提升,有效缓冲正负极膨胀、抵御锂枝晶穿刺并降低热失控风险,显著改善电池安全性与循环稳定性。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。
本发明公开一种高柔性耐热复合电池隔膜,其特征在于,包括:多孔聚合物基膜、柔性涂层和耐高温涂层;
所述柔性涂层的制备原料包括柔性颗粒,所述柔性颗粒为端羟基聚丁二烯和端羧基丁腈橡胶。本发明中柔性颗粒的选择本质上是利用羟基与羧基的动态氢键作用,形成自修复机制,提高隔膜柔性。
根据本发明的一些实施方式,所述多孔聚合物基膜为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)或聚芳纶(AR);
根据本发明的一些实施方式,所述多孔聚合物基膜的厚度为2微米~20微米。
根据本发明的一些实施方式,所述多孔聚合物基膜的孔隙率为30%~80%。
根据本发明的一些实施方式,所述多孔聚合物基膜的透气度为100sec/100mL~150sec/100mL。
根据本发明的一些实施方式,按质量百分数计,所述柔性涂层包括以下制备原料:5%~40%柔性颗粒、3%~10%助剂和余量水;
根据本发明的一些实施方式,按质量百分数计,所述耐高温涂层包括以下制备原料:1%~20%耐高温纤维、5%~20%无机填料、3%~10%助剂和余量水。耐高温纤维形成支撑骨架,填料填充骨架间隙,既保证涂层透气性,又提升耐热性。
根据本发明的一些实施方式,所述端羟基聚丁二烯和端羧基丁腈橡胶的质量比为1~5:1,较佳的为1~3:1。
根据本发明的一些实施方式,所述端羟基聚丁二烯的羟值为0.5mmol/g~0.7mmol/g。
根据本发明的一些实施方式,所述端羟基聚丁二烯的数均分子量为3000~4600。
根据本发明的一些实施方式,40℃下,所述端羟基聚丁二烯的粘度≤8.5Pa·s。
根据本发明的一些实施方式,所述端羧基丁腈橡胶的羧基含量为0.5mmol/g~0.65mmol/g。
根据本发明的一些实施方式,所述端羧基丁腈橡胶的数均分子量为2000~3500。
根据本发明的一些实施方式,40℃下,所述端羧基丁腈橡胶的粘度为7Pa·s~50Pa·s。
根据本发明的一些实施方式,所述端羧基丁腈橡胶的丙烯腈含量为8%~20%。
根据本发明的一些实施方式,所述耐高温纤维为氧化铝纳米纤维、碳化硅纳米纤维、氮化硼纳米纤维、氧化硅纳米纤维、甲壳素/壳聚糖纳米纤维、纤维素纤维或芳纶纤维;较佳地,所述耐高温纤维为碳化硅纳米纤维或氮化硼纳米纤维。
根据本发明的一些实施方式,所述耐高温纤维的平均粒径为10nm~80nm,较佳的为10nm~50nm。
根据本发明的一些实施方式,所述无机填料为氧化铝、氧化硅、分子筛、水滑石、硅藻土、蒙脱石、氧化钛和氧化镁中的至少一种;较佳的为氧化铝或氧化硅。
根据本发明的一些实施方式,所述无机填料的颗粒尺寸为20nm~100nm。
根据本发明的一些实施方式,所述助剂为润湿剂、粘结剂、增稠剂和分散剂。
根据本发明的一些实施方式,所述润湿剂为聚丙烯酸酯、聚醚改性硅烷类表面活性剂、脂肪醇聚醚类润湿剂中的至少一种。
根据本发明的一些实施方式,所述粘结剂为聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚(偏二氟乙烯六氟丙烯)、海藻酸钠、海藻酸锂、聚甲基丙烯酸、丙烯酸、羧甲基壳聚糖、聚环氧乙烷、丁苯橡胶中的一种。
根据本发明的一些实施方式,所述增稠剂为纤维素钠、纤维素锂、聚乙烯酰胺中的至少一种。
根据本发明的一些实施方式,所述分散剂为聚丙烯酸锂、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵中的一种。
根据本发明的一些实施方式,按质量百分数计,所述柔性涂层包括以下制备原料:5%~40%柔性颗粒、1%~4%粘结剂、1%~4%增稠剂、0.05%~1%分散剂、0.05%~1%润湿剂和余量水。
根据本发明的一些实施方式,按质量百分数计,所述耐高温涂层包括以下制备原料:1%~20%耐高温纤维、5%~20%无机填料、1%~4%粘结剂、1%~4%增稠剂、0.05%~1%分散剂、0.05%~1%润湿剂和余量水。
根据本发明的一些实施方式,所述柔性涂层和所述耐高温涂层位于多孔聚合物基膜的同侧或异侧。
根据本发明的一些实施方式,当所述柔性涂层和所述耐高温涂层位于多孔聚合物基膜的同侧时,由上到下依次为多孔聚合物基膜、耐高温涂层和柔性涂层;异侧布局时,柔性涂层面向负极,缓冲锂枝晶穿刺,耐高温涂层面向正极抵御高温收缩。同侧布局时,耐高温涂层打底,柔性涂层覆盖,也使最表层的柔性涂层面向负极;耐高温涂层提供耐热支撑,柔性涂层赋予表面弹性,适配不同电池结构需求。
根据本发明的一些实施方式,所述柔性涂层的厚度为0.2微米~4微米,较佳的为0.5微米~2微米;
根据本发明的一些实施方式,所述耐高温涂层的厚度为0.2微米~4微米,较佳的为0.5微米~2微米。
根据本发明的一些实施方式,所述高柔性耐热复合电池隔膜的透气度≥140 s/100mL;
根据本发明的一些实施方式,180℃下,所述高柔性耐热复合电池隔膜的纵向热收缩率≤3.0%,较佳的为2.0%~2.5%;
根据本发明的一些实施方式,180℃下,所述高柔性耐热复合电池隔膜的横向热收缩率≤0.6%,较佳的为0.4%~0.5%;
根据本发明的一些实施方式,所述高柔性耐热复合电池隔膜的穿刺强度≥600gf,较佳的为610gf~635gf。
本发明还公开前述高柔性耐热复合电池隔膜的制备方法,包括以下步骤:
分别将耐高温涂层的制备原料和柔性涂层的制备原料配置成耐高温涂料和柔性涂料;
依次将耐高温涂料和柔性涂料涂覆在多孔聚合物基膜表面,干燥后得到高柔性耐热复合电池隔膜。
本发明还公开前述高柔性耐热复合电池隔膜或前述的制备方法制得的高柔性耐热复合电池隔膜在二次电池中的应用,尤其是在锂电池中的应用。
进一步地,锂电池包括正极、隔膜、负极,依次层叠或卷绕成卷芯,然后往卷芯中注入电解液并封口。
根据本发明的一些实施方式,所述柔性涂层和所述耐高温涂层位于多孔聚合物基膜的异侧时,所述柔性涂层连接锂电池的负极,耐高温涂层连接锂电池的正极。
根据本发明的一些实施方式,所述柔性涂层和所述耐高温涂层位于多孔聚合物基膜的同侧时,由上到下依次为多孔聚合物基膜、耐高温涂层和柔性涂层。
在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明通过羟基聚丁二烯的羟基和端羧基丁腈橡胶的羧基形成动态氢键,在外力损伤后氢键可重新结合,实现柔性涂层的自修复。柔性层具备高柔性、自修复和耐电解液的特性,解决传统隔膜柔性与稳定性不可兼得的问题。耐高温纤维形成支撑骨架,填料填充骨架间隙,既保证涂层透气性,又提升耐热性。
高柔性耐热复合电池隔膜通过高柔性涂层提升隔膜的耐穿刺能力以及隔膜的韧性,在受电芯充放电机械挤压,以及锂枝晶挤压时能保证隔膜的完好,避免热失控的发生。通过耐高温涂层提升隔膜的耐温性能,保证隔膜在较高温度下不发生热收缩,进而不发生由于隔膜热收缩造成的电池内部短路。
柔性涂层与耐高温涂层的同侧/异侧布局,协同提升耐热性与机械强度,满足不同电池结构需求。
高柔性涂层在电池充放电过程中,由于良好的韧性,可以增强电池正负极的良好接触,有利于锂离子的传输,进而提升电池的循环性能。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解,下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为实施例1高柔性耐热复合电池隔膜的结构示意图。
图2为实施例4高柔性耐热复合电池隔膜的结构示意图。
附图标记说明:
10:耐高温涂层、11:多孔聚合物基膜、12:柔性涂层。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下文将结合较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述,但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义,下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的,并不是旨在限制本发明的保护范围。
以下实施例使用的原料信息如下:
多孔聚合物基膜—聚乙烯隔膜,聚乙烯隔膜购于云南恩捷新材料股份有限公司,其厚度为7.6微米,孔隙率为41%,透气度为140sec/100mL;
端羟基聚丁二烯购于宏元新材,其羟值为0.54mmol/g~0.64mmol/g、40℃下粘度≤8.5Pa·s、数均分子量为3300~4100;
端羧基丁腈橡胶购于宏元新材,其羧基值为0.50mmol/g~0.65mmol/g、40℃下粘度为7Pa·s~10Pa·s、数均分子量为2000~3000;
碳化硅纳米纤维购于博华斯纳米科技(宁波)有限公司,其平均粒径(直径)为25±5nm;
氮化硼纳米纤维(片状)购于苏州纳朴材料科技有限公司,其平均粒径(厚度)为10nm;
氧化铝的平均粒径为50nm;
氧化硅购于杭州九朋新材料有限责任公司,其平均粒径为30±10nm,比表面积为150~300 m2/g;
包括但不限于以上厂家型号。
实施例1
本实施例的高柔性耐热复合电池隔膜由7.6微米多孔聚合物基膜11、1微米柔性涂层12和2微米耐高温涂层10组成;柔性涂层12和耐高温涂层11分别位于多孔聚合物基膜11的两侧,具体结构见图1示意图。
多孔聚合物基膜为聚乙烯隔膜;
按质量百分数计,柔性涂层的制备原料为:30%的柔性颗粒、2%的粘结剂、2%的增稠剂、0.05%的分散剂、0.05%的润湿剂和余量水;
柔性颗粒为端羟基聚丁二烯和端羧基丁腈橡胶,其中,端羟基聚丁二烯和端羧基丁腈橡胶的比例为3:2;
按质量百分数计,耐高温涂层的制备原料为:15%耐高温纤维(碳化硅纳米纤维)、15%无机填料(氧化铝)、2%的粘结剂、2%的增稠剂、0.05%的分散剂、0.05%的润湿剂和余量水;
本实施例中粘结剂为聚甲基丙烯酸;
本实施例中分散剂为聚丙烯酸钠(广州荣东新材料);
本实施例中增稠剂为纤维素钠;
本实施例中润湿剂为聚醚改性硅烷类表面活性剂(凯门助剂)
高柔性耐热复合电池隔膜的制备方法如下:
(1)预处理基膜:将多孔聚合物基膜在20%乙醇水溶液中超声清洗,再于65~70℃真空干燥至基膜含水量≤0.4%;
(2)涂料制备:根据上述配方将耐高温涂层的制备原料和柔性涂层的制备原料分别在1500rpm下混合15min,并通过1300目尼龙滤网后分别得到耐高温涂料和柔性涂料。
(3)涂覆:采用凹版涂布机,将柔性涂料涂布于预处理基膜一侧,涂布速度6m/min,涂布压力0.4MPa,85℃热风干燥20min,控制柔性涂层含水量≤0.9%;再涂耐高温涂料于预处理基膜的另一侧,涂布速度6m/min,涂布压力0.4MPa,100℃热风干燥20min,控制耐高温涂层的含水量≤0.7%。
(4)热压固化:将(3)涂覆后的隔膜在90℃、0.6MPa下热压4min,再升温至120℃、1.0MPa下热压5min;热压过程中需在流量5L/min氩气保护。
实施例2
本实施例与实施例1的差异在于:
本实施例的端羟基聚丁二烯和端羧基丁腈橡胶的比例为2:1;
其他原料、步骤及参数均同实施例1。
实施例3
本实施例与实施例1的差异在于:
本实施例的端羟基聚丁二烯和端羧基丁腈橡胶的比例为5:1;
其他原料、步骤及参数均同实施例1。
实施例4
本实施例与实施例1的差异在于:
按质量百分数计,耐高温涂层的制备原料为:15%耐高温纤维(氮化硼纳米纤维)、15%无机填料(氧化硅)、2%的粘结剂、2%的增稠剂、0.05%的分散剂、0.05%的润湿剂和余量水;
其他原料、步骤及参数均同实施例1。
实施例5
本实施例与实施例1的差异在于:
本实施例的高柔性耐热复合电池隔膜的结构示意图见图2,其结构由上到下依次为多孔聚合物基膜11、耐高温涂层10和柔性涂层12;柔性涂层12和耐高温涂层10位于多孔聚合物基膜11的同侧;
本实施例在步骤(3)涂覆过程中:采用凹版涂布机,将耐高温涂料涂布于预处理基膜一侧,涂布速度6m/min,涂布压力0.4MPa,85℃热风干燥20min,控制耐高温涂层含水量≤0.9%;再涂布柔性涂料于耐高温涂层表面,涂布速度6m/min,涂布压力0.4MPa,100℃热风干燥20min,控制柔性涂层的含水量≤0.7%;
其他原料、步骤及参数均同实施例1。
实施例6
本实施例与实施例1的差异在于:
柔性涂层最终的厚度为2微米,耐高温涂层最终的厚度为1微米;
其他原料、步骤及参数均同实施例1。
对比例1
本对比例与实施例1的差异在于:
不含耐高温涂层,因此步骤(3)涂覆过程也不涂覆耐高温涂料;
其他原料、步骤及参数均同实施例1。
对比例2
本对比例与实施例1的差异在于:
不含柔性涂层,因此步骤(3)涂覆过程也不涂覆柔性涂料;
其他原料、步骤及参数均同实施例1。
对比例3
本对比例与实施例1的差异在于:
按质量百分数计,耐高温涂层的制备原料为:15%耐高温纤维(氮化硼纳米纤维)、2%的粘结剂、2%的增稠剂、0.05%的分散剂、0.05%的润湿剂和余量水;
其他原料、步骤及参数均同实施例1。
对比例4
本对比例与实施例1的差异在于:
按质量百分数计,耐高温涂层的制备原料为:15%无机填料(氧化硅)、2%的粘结剂、2%的增稠剂、0.05%的分散剂、0.05%的润湿剂和余量水;
其他原料、步骤及参数均同实施例1。
测试例1—隔膜的性能测试
将上述实施例和对比例制得的隔膜进行以下测试,测试结果见表1。
(1)隔膜在不同温度下的透气度测试
将隔膜放置在设置温度的烘箱中保存5min,然后裁取隔膜3块,取试样大小为100mm×100mm,将隔膜置于适合测试范围的透气仪的测试头中进行透气度测试,取3次测试结果的平均值作为隔膜的透气度。
(2)隔膜的热收缩性能测试
标记隔膜的纵向和横向,分别量取试样纵向和横向长度后,将隔膜平展放置于鼓风式恒温箱中,在180℃的温度下保持1h后,再次测量试样纵向(MD)和横向(TD)长度,并通过公式S(%)=(Li-Lf)/Li×100%计算得出隔膜样品的热收缩率,式中,S为热收缩率,Li为热处理前隔膜的长度;Lf为热处理后隔膜的长度。
(3)隔膜的针刺强度性能测试
将隔膜置于夹具中固定,设置一定的穿刺速率(50mm/min),进行隔膜穿刺强度的测试,裁取100mm×100mm的隔膜试样,平整固定在测试夹具上(夹具孔径20mm);启动设备,穿刺针垂直刺穿隔膜,记录穿刺过程中的最大力值,单位为gf;每个样品测试至少5个不同位置,去除异常值后取平均值作为最终结果。
测试例2—组装电池的性能测试
将上述实施例和对比例制得的高柔性耐热复合电池隔膜做成280Ah的锂离子方形铝壳电池,采用卷绕工艺制作,其中正极材料为磷酸铁锂,负极为人造石墨材料,制作过程中,柔性涂层朝向电池的负极。将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好,使隔离膜处于正负极中间起到隔离的作用,并卷绕得到裸电芯。将裸电芯置于外包装中,注入配好的电解液并封装、注液、化成、排气等工序,得到电池。测试上述电池的安全性能,测试结果见表2。
(1)电池内短路性能测试:采用钝针测试方法测试,用1/4英寸直径的钝针将挤压电芯,直到检测到500 mV的电芯开路电压下降,记录电芯是否发生热失控,以及热失控时最高达到的温度。
(2)循环性能和能量效率测试:
步骤1,将电池在25℃条件下静置30min,0.5P放电至2.5V,25℃条件下静置30min。
步骤2,电池在0.5P恒功率充电至3.65V,25℃条件下静置30min,0.5P恒功率放电至2.5V,25℃条件下静置30min。重复步骤2循环1000次,记录电池循环1000次后的循环容量保持率和能量效率。
电池循环n次后的容量保持率CR(%)=第n次循环的放电容量/第1次循环的放电容量×100%。
根据以上测试结果可知:
对比例1中,当隔膜只有高柔性涂层,没有耐高温涂层作为热支撑,仅柔性涂层导致孔隙轻微堵塞;隔膜的热收缩率显著上升,热收缩性能变差,电池在针刺时,较低的温度就会造成隔膜收缩,正负极短路,引发电池热失控,热失控最高温度达到400℃以上。
对比例2中,当隔膜只有耐高温涂层,没有高柔性涂层,隔膜的耐穿刺性能显著变差,电池针刺时电池温度达到了400℃以上,发生了热失控;并且,电池在循环过程中,由于正负极极片膨胀收缩造成正负极接触性能变差,电池循环性能变差。
对比例3、对比例4可以看出:当隔膜耐高温涂层中只有纳米耐高温纤维组分,或者只有多孔无机材料组分时,隔膜的热收缩性能也会变差,电池针刺时电池温度达到了390℃以上,发生了热失控。
除非另有特别说明,本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高柔性耐热复合电池隔膜,其特征在于,包括:多孔聚合物基膜、柔性涂层和耐高温涂层;
所述柔性涂层的制备原料包括柔性颗粒,所述柔性颗粒为端羟基聚丁二烯和端羧基丁腈橡胶。
2.如权利要求1所述的高柔性耐热复合电池隔膜,其特征在于,所述多孔聚合物基膜为聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺或聚芳纶;
和/或,所述多孔聚合物基膜的厚度为2微米~20微米;
和/或,所述多孔聚合物基膜的孔隙率为30%~80%;
和/或,所述多孔聚合物基膜的透气度为100~150sec/100ml。
3.如权利要求2所述的高柔性耐热复合电池隔膜,其特征在于,按质量百分数计,所述柔性涂层包括以下制备原料:5%~40%柔性颗粒、3%~10%助剂和余量水;
和/或,按质量百分数计,所述耐高温涂层包括以下制备原料:1%~20%耐高温纤维、5%~20%无机填料、3%~10%助剂和余量水。
4.如权利要求3所述的高柔性耐热复合电池隔膜,其特征在于,所述端羟基聚丁二烯和端羧基丁腈橡胶的质量比为1~5:1;
和/或,所述端羟基聚丁二烯的羟值为0.5mmol/g~0.7mmol/g;
和/或,所述端羟基聚丁二烯的数均分子量为3000~4600;
和/或,40℃下,所述端羟基聚丁二烯的粘度≤8.5Pa·s;
和/或,所述端羧基丁腈橡胶的羧基含量为0.5mmol/g~0.65mmol/g;
和/或,所述端羧基丁腈橡胶的数均分子量为2000~3500;
和/或,40℃下,所述端羧基丁腈橡胶的粘度为7Pa·s~50Pa·s;
和/或,所述端羧基丁腈橡胶的丙烯腈含量为8%~20%;
和/或,所述耐高温纤维为氧化铝纳米纤维、碳化硅纳米纤维、氮化硼纳米纤维、氧化硅纳米纤维、甲壳素/壳聚糖纳米纤维、纤维素纤维或芳纶纤维;
和/或,所述耐高温纤维的平均粒径为10nm~80nm;
和/或,所述无机填料为氧化铝、氧化硅、分子筛、水滑石、硅藻土、蒙脱石、氧化钛和氧化镁中的至少一种;
和/或,所述无机填料的颗粒尺寸为20nm~100nm。
5.如权利要求4所述的高柔性耐热复合电池隔膜,其特征在于,所述助剂为润湿剂、粘结剂、增稠剂和分散剂;
和/或,所述润湿剂为聚丙烯酸酯、聚醚改性硅烷类表面活性剂、脂肪醇聚醚类润湿剂中的至少一种;
和/或,所述粘结剂为聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚(偏二氟乙烯六氟丙烯)、海藻酸钠、海藻酸锂、聚甲基丙烯酸、丙烯酸、羧甲基壳聚糖、聚环氧乙烷、丁苯橡胶中的一种;
和/或,所述增稠剂为纤维素钠、纤维素锂、聚乙烯酰胺中的至少一种;
和/或,所述分散剂为聚丙烯酸锂、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵中的一种。
6.如权利要求5所述的高柔性耐热复合电池隔膜,其特征在于,按质量百分数计,所述柔性涂层包括以下制备原料:5%~40%柔性颗粒、1%~4%粘结剂、1%~4%增稠剂、0.05%~1%分散剂、0.05%~1%润湿剂和余量水;
按质量百分数计,所述耐高温涂层包括以下制备原料:1%~20%耐高温纤维、5%~20%无机填料、1%~4%粘结剂、1%~4%增稠剂、0.05%~1%分散剂、0.05%~1%润湿剂和余量水。
7.如权利要求1所述的高柔性耐热复合电池隔膜,其特征在于,所述柔性涂层和所述耐高温涂层位于多孔聚合物基膜的同侧或异侧;
和/或,当所述柔性涂层和所述耐高温涂层位于多孔聚合物基膜的同侧时,依次为多孔聚合物基膜、耐高温涂层和柔性涂层;
和/或,所述柔性涂层的厚度为0.2微米~4微米;
和/或,所述耐高温涂层的厚度为0.2微米~4微米。
8.如权利要求1所述的高柔性耐热复合电池隔膜,其特征在于,满足以下条件a~d中的至少一种:
a.所述高柔性耐热复合电池隔膜的透气度≥140s/100mL;
b.180℃下,所述高柔性耐热复合电池隔膜的纵向热收缩率≤3.0%;
c.180℃下,所述高柔性耐热复合电池隔膜的横向热收缩率≤0.6%;
d.所述高柔性耐热复合电池隔膜的穿刺强度≥600gf。
9.高柔性耐热复合电池隔膜的制备方法,其特征在于,用于制备如权利要求1~8中任一项所述的高柔性耐热复合电池隔膜,包括以下步骤:
分别将耐高温涂层的制备原料和柔性涂层的制备原料配置成耐高温涂料和柔性涂料;
分别将耐高温涂料和柔性涂料涂覆在多孔聚合物基膜表面,干燥后得到高柔性耐热复合电池隔膜。
10.如权利要求1~8任一项所述的高柔性耐热复合电池隔膜或如权利要求9所述的制备方法制得的高柔性耐热复合电池隔膜在二次电池中的应用。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013044545A1 (zh) * 2011-09-30 2013-04-04 天津东皋膜技术有限公司 具有压缩弹性热关断耐高温的涂层隔膜
US20130130092A1 (en) * 2010-08-11 2013-05-23 Carl Freudenberg Kg Separator with increased puncture resistance
WO2014084684A1 (ko) * 2012-11-30 2014-06-05 주식회사 엘지화학 전기화학소자용 분리막 및 그의 제조방법
US20170346058A1 (en) * 2016-05-25 2017-11-30 Grst International Limited Separator for secondary battery
JP2018092701A (ja) * 2016-11-30 2018-06-14 旭化成株式会社 蓄電デバイス用バインダー組成物、蓄電デバイス多孔層用スラリー、蓄電デバイス多孔層、蓄電デバイス多孔層付セパレータ及びリチウムイオン二次電池、並びにセパレータ塗工性を向上させる方法。

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130130092A1 (en) * 2010-08-11 2013-05-23 Carl Freudenberg Kg Separator with increased puncture resistance
WO2013044545A1 (zh) * 2011-09-30 2013-04-04 天津东皋膜技术有限公司 具有压缩弹性热关断耐高温的涂层隔膜
WO2014084684A1 (ko) * 2012-11-30 2014-06-05 주식회사 엘지화학 전기화학소자용 분리막 및 그의 제조방법
US20170346058A1 (en) * 2016-05-25 2017-11-30 Grst International Limited Separator for secondary battery
JP2018092701A (ja) * 2016-11-30 2018-06-14 旭化成株式会社 蓄電デバイス用バインダー組成物、蓄電デバイス多孔層用スラリー、蓄電デバイス多孔層、蓄電デバイス多孔層付セパレータ及びリチウムイオン二次電池、並びにセパレータ塗工性を向上させる方法。

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