用于鋰離子電池的三層隔膜的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于鋰離子電池的三層隔膜，該隔膜包括三個復合層，第二復合層夾設于第一復合層和第三復合層之間；第一復合層為多孔結構的至少一層耐溫層，第二復合層為多孔結構的至少一層關閉層，第三復合層為多孔結構的至少一層陶瓷層。本申請的隔膜中，陶瓷層直接與表面具備很好涂覆特性的閉孔層接觸，保證了隔膜的剝離強度和穩(wěn)定性，同時耐溫層的存在也保障了隔膜的耐溫性能和力學強度。本申請的隔膜與單獨的PP微孔膜與陶瓷涂層的復合隔膜相比，涂層不易脫落，保障了隔膜的穩(wěn)定性和撕裂強度；與單獨的PE微孔膜與陶瓷涂層的復合隔膜相比，具有更好的耐高溫性能。
【專利說明】用于鋰離子電池的三層隔膜
【技術領域】
[0001]本申請涉及電池隔膜領域，特別是涉及一種用于鋰離子電池的三層耐溫復合隔膜。
【背景技術】
[0002]聚丙烯微孔膜(PP膜)和聚乙烯微孔膜(PE膜)是電池隔膜中比較常用的兩種基本材料，大部分的復合隔膜都是以PP微孔膜或PE微孔膜為基膜復合而成。目前，比較常見的復合隔膜有，以PP微孔膜為基膜，在PP微孔膜上涂覆陶瓷涂層；或者以PE微孔膜為基膜，在PE微孔膜上涂覆陶瓷涂層。前者閉孔溫度高，存在安全隱患，并且PP微孔膜表面不易涂覆涂層，涂層與基膜間撕裂強度低，易脫落；后者耐溫性能差，在120°C或更高的溫度下，熱收縮很大，幾乎沒有力學強度，同樣存在安全隱患，PE微孔膜基膜涂覆陶瓷涂層的復合隔膜不具有真正的耐高溫性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本申請的目的是提供一種新結構的三層結構的耐溫復合隔膜。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本申請采用了以下技術方案:
[0005]本申請公開了一種用于鋰離子電池的三層隔膜，包括三個復合層，第二復合層夾設于第一復合層和第三復合層之間；第一復合層為多孔結構的至少一層耐溫層，第二復合層為多孔結構的至少一層關閉層，第三復合層為多孔結構的至少一層陶瓷層。
[0006]本申請中，陶瓷層中含有質量比0.1:1.0至1.0:0.1的陶瓷粒子和粘合劑。
[0007]進一步的，陶瓷粒子選自鋁、硅、鎂和鋯四種金屬的氧化物顆?；驓浠镱w粒中的至少一種；陶瓷粒子的平均粒徑為0.1-10 u m。
[0008]進一步的，耐溫層的熔融溫度高關閉層的熔融溫度至少30°C。
[0009]進一步的，陶瓷層與耐溫層之間的剝離強度大于2.0N/cm。
[0010]本申請中，耐溫層和關閉層采用熱壓層合或共擠出層合。
[0011]本申請中，陶瓷層采用涂覆方式施涂于所述關閉層上，其中涂覆方式包括印刷、微凹版印刷、壓制、輥涂、刮涂、浸涂、噴涂或灌注中的任意一種，優(yōu)選微凹版印刷和浸涂。
[0012]本申請中，耐溫層為聚丙烯層、聚偏氟乙烯層、聚偏氟乙烯共六氟丙烯層、聚對苯二甲酸乙二醇酯層或聚酰亞胺層中的一種或幾種。
[0013]本申請中，關閉層為低密度聚乙烯層、線性低密度聚乙烯層、聚乙烯蠟層中的一種或幾種。
[0014]本申請的一個優(yōu)選方式中，三層隔膜的具體結構包括聚丙烯層、低密度聚乙烯層和陶瓷層；低密度聚乙烯層夾設于聚丙烯層和陶瓷層之間。
[0015]由于采用以上技術方案，本申請的有益效果在于:
[0016]本申請的用于鋰離子電池的三層隔膜中，陶瓷層直接與表面具備很好涂覆特性的閉孔層接觸，保證了隔膜的剝離強度和穩(wěn)定性，同時耐溫層的存在也保障了隔膜的耐溫性能和力學強度。本申請的三層隔膜與單獨的PP微孔膜與陶瓷涂層的復合隔膜相比，涂層不易脫落，保障了復合隔膜的穩(wěn)定性和撕裂強度；與單獨的PE微孔膜與陶瓷涂層的復合隔膜相比，具有更好的耐高溫性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1:是本申請的實施例中用于鋰離子電池的三層隔膜的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]目前市場上僅有PP微孔膜加陶瓷涂層或者PE微孔膜加陶瓷涂層的兩種以PP微孔膜或PE微孔膜為基膜的復合隔膜，這兩種復合隔膜有的存在撕裂強度不夠、易脫落的問題，有的耐溫性不夠。本申請的用于鋰離子電池的三層隔膜正是針對這些缺點，在現(xiàn)有的復合隔膜的基礎上進行改進，提出了耐溫層和陶瓷層中間夾設關閉層的三個基礎層結構，不僅提高了撕裂強度，解決了易脫落的問題，而且也具有較好的耐溫性能。需要說明的是，三個基礎層中，每個基礎層都可以是多層結構，比如第一復合層中，可以是多層的耐溫層復合而成，然后再與第二復合層復合。
[0019]下面通過具體實驗例并結合附圖對本申請作進一步詳細說明。以下實驗例僅僅對本申請進行進一步的說明，不應理解為對本申請的限制。
[0020]對比例I
[0021]本例的復合隔膜直接在聚丙烯微孔膜的表面涂覆一層陶瓷涂層制成，具體的，在20um厚的聚丙烯微孔隔膜上單面涂覆厚度為5 u m的陶瓷涂層，制備成現(xiàn)有使用的復合隔膜作為對比，并測試其陶瓷涂層附著力、150°C加熱I小時的熱收縮率，以及熱關閉溫度。測試結果見表I。
[0022]對比例2
[0023]本例的復合隔膜直接在聚乙烯微孔膜的表面涂覆一層陶瓷涂層制成，具體的，在20um厚的聚乙烯微孔隔膜上單面涂覆厚度為5 u m的陶瓷涂層，制備成現(xiàn)有是用的復合隔膜作為對比，并測試其陶瓷涂層附著力、150°C加熱I小時的熱收縮率，以及熱關閉溫度。測試結果見表I。
[0024]實施例1
[0025]本例的用于鋰離子電池的三層隔膜的結構如圖1所示，包括聚丙烯隔膜層1、陶瓷涂層3和夾設于聚丙烯隔膜層I和陶瓷涂層3中間的聚乙烯隔膜層2。具體制備方法包括，將厚度為10 Pm的聚丙烯隔膜和厚度為10 的聚乙烯隔膜熱壓層合，然后在聚乙烯隔膜面涂覆厚度為5 的陶瓷涂層，制成本申請的復合隔膜，并測試其陶瓷涂層附著力、150°C加熱I小時的熱收縮率，以及熱關閉溫度。測試結果見表I。
[0026]實施例2
[0027]本例的用于鋰離子電池的三層隔膜的結構與實施例1相同，只是制備方法有所改變，具體的，通過共擠出法制備厚度為22 iim的聚丙烯/聚乙烯復合基膜，采用Celgard干法工藝拉伸成孔后在聚乙烯面涂覆5 y m的陶瓷涂層，制成本申請的復合隔膜，并測試其陶瓷涂層附著力、150°C加熱I小時的熱收縮率，以及熱關閉溫度。測試結果見表I。
[0028]表I復合隔膜性能測試[0029]
【權利要求】
1.一種用于鋰離子電池的三層隔膜，其特征在于:包括三個復合層，第二復合層夾設于第一復合層和第三復合層之間； 所述第一復合層為多孔結構的至少一層耐溫層，所述第二復合層為多孔結構的至少一層關閉層，所述第三復合層為多孔結構的至少一層陶瓷層。
2.根據(jù)權利要求1所述的三層隔膜，其特征在于:所述陶瓷層的陶瓷粒子選自鋁、硅、鎂和鋯四種金屬的氧化物顆?；驓浠镱w粒中的至少一種；所述陶瓷粒子的平均粒徑為0.1-10um。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的三層隔膜，其特征在于:所述耐溫層的熔融溫度高所述關閉層的熔融溫度至少30°C。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的三層隔膜，其特征在于:所述陶瓷層與所述耐溫層之間的剝離強度大于2.0N/cm。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的三層隔膜，其特征在于:所述耐溫層和所述關閉層采用熱壓層合或共擠出層合。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的三層隔膜，其特征在于:所述陶瓷層采用涂覆方式施涂于所述關閉層上，所述涂覆方式包括印刷、微凹版印刷、壓制、輥涂、刮涂、浸涂、噴涂或灌注中的任意一種。
7.根據(jù)權利要求6所述的三層隔膜，其特征在于:所述涂覆方式為微凹版印刷或浸涂。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的三層隔膜，其特征在于:所述耐溫層為聚丙烯層、聚偏氟乙烯層、聚偏氟乙烯共六氟丙烯層、聚對苯二甲酸乙二醇酯層或聚酰亞胺層中的一種或幾種。
9.根據(jù)權利要求1或2所述的三層隔膜，其特征在于:所述關閉層為低密度聚乙烯層、線性低密度聚乙烯層、聚乙烯蠟層中的一種或幾種。
10.根據(jù)權利要求9所述的三層隔膜，其特征在于:所述三層隔膜具體包括聚丙烯層、低密度聚乙烯層和陶瓷層；所述低密度聚乙烯層夾設于聚丙烯層和陶瓷層之間。
【文檔編號】H01M2/16GK203386832SQ201320356525
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年6月20日 優(yōu)先權日:2013年6月20日
【發(fā)明者】曹志峰, 麻小挺 申請人:深圳中興創(chuàng)新材料技術有限公司