本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，具體地，涉及一種纖維復(fù)合隔膜及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在鋰電池中，隔膜是指電池正極和負(fù)極之間的隔離材料，其主要作用是隔離電池的正、負(fù)級(jí)，使電池內(nèi)的電子不能自由穿過(guò)，但允許電解液中的離子在正負(fù)極之間自由通過(guò)，是電池的關(guān)鍵組成部分。其作為鋰電池最為關(guān)鍵的核心材料之一，對(duì)電池的電化學(xué)性能具有重要影響。同時(shí)，由于動(dòng)力電池具有更高的工作溫度，較復(fù)雜的動(dòng)行環(huán)境，可能在非常規(guī)狀態(tài)，即異常充放狀態(tài)、異常受熱與力學(xué)條件濫用下發(fā)生爆炸、燃燒等，因此動(dòng)力鋰離子電池的熱安全性能顯得尤為重要。但是，目前商業(yè)化應(yīng)用的鋰離子電池隔膜是聚丙烯(pp)和聚乙烯(pe)隔膜，此種隔膜已無(wú)法完全滿足日益發(fā)展的動(dòng)力電池市場(chǎng)的要求。

2、因此，需求兼具優(yōu)異電化學(xué)性能和熱安全性能的隔膜材料成為本領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)問(wèn)題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種具有兼具優(yōu)異熱安全性能和電化學(xué)性能的纖維復(fù)合隔膜材料。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種纖維復(fù)合隔膜，該隔膜含有聚合物a多孔膜層、纖維膜層以及位于所述聚合物a多孔膜層和所述纖維膜層之間的粘結(jié)層；

3、其中，所述聚合物a選自反式-1,4-聚異戊二烯、順丁橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠、聚氨酯、高密度聚乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一種；

4、所述纖維膜層由核殼結(jié)構(gòu)纖維形成，所述核殼結(jié)構(gòu)纖維的核層纖維的材料為由無(wú)機(jī)納米粒子和高分子聚合物c復(fù)合形成的高分子聚合物c-無(wú)機(jī)納米粒子復(fù)合物，所述核殼結(jié)構(gòu)纖維的殼層纖維的材料為高分子聚合物d，所述高分子聚合物c和所述高分子聚合物d各自獨(dú)立地選自聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚芳醚砜酮和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇中的至少一種；

5、所述粘結(jié)層的材料為聚合物b，所述聚合物b選自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯與六氟丙烯共聚物、聚氨酯、丁苯膠乳、苯丙膠乳、羧甲基纖維素、殼聚糖、環(huán)糊精和海藻酸鈉中的至少一種。

6、本發(fā)明第二方面提供一種制備纖維復(fù)合隔膜的方法，該方法包括：

7、(1)將含聚合物a的組分g進(jìn)行硫化處理，得到聚合物a多孔膜，所述聚合物a選自反式-1,4-聚異戊二烯、順丁橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠、聚氨酯、高密度聚乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一種；

8、(2)將含有聚合物b的分散液i涂布于所述聚合物a多孔膜的一側(cè)，以在所述聚合物a多孔膜的一側(cè)形成粘結(jié)層，得到前體i；

9、(3)將含有高分子聚合物c和無(wú)機(jī)納米粒子的分散液ii、含有高分子聚合物d的分散液iii分別引入至同軸靜電紡絲裝置的設(shè)置有內(nèi)針頭的存儲(chǔ)器和設(shè)置有外針頭的存儲(chǔ)器中，以所述前體i為接收介質(zhì)進(jìn)行同軸靜電紡絲，以在所述前體i的粘結(jié)層上形成核殼結(jié)構(gòu)纖維膜層，得到前體ii，所述高分子聚合物c和所述高分子聚合物d各自獨(dú)立地選自聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚芳醚砜酮和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇中的至少一種；

10、(4)將所述前體ii烘干，得到纖維復(fù)合隔膜。

11、本發(fā)明第三方面提供由前述方法制備得到的纖維復(fù)合隔膜。

12、本發(fā)明第四方面提供前述纖維復(fù)合隔膜在鋰離子電池中的應(yīng)用。

13、本發(fā)明提供的纖維復(fù)合隔膜材料不僅具有優(yōu)異的循環(huán)性能和倍率性能等電化學(xué)性能，與此同時(shí)本發(fā)明提供的隔膜還具有較優(yōu)的熱安全性能，特別地通過(guò)透氣率測(cè)試可看出，本發(fā)明提供的隔膜材料在溫度升高時(shí)例如110℃隔膜能自動(dòng)閉孔，從而阻斷電解液達(dá)到保護(hù)電池的作用，而當(dāng)溫度再次降低時(shí)隔膜又能夠打開(kāi)通道，使得電池恢復(fù)正常工作，因此兼具優(yōu)異的電化學(xué)性能和熱安全性能。

14、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)描述。

技術(shù)特征：

1.一種纖維復(fù)合隔膜，其特征在于，該隔膜含有聚合物a多孔膜層、纖維膜層以及位于所述聚合物a多孔膜層和所述纖維膜層之間的粘結(jié)層；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜，其中，其中，所述聚合物a選自反式-1,4-聚異戊二烯、高密度聚乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一種，更優(yōu)選為反式-1,4-聚異戊二烯和高密度聚乙烯的組合物；

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隔膜，其中，所述聚合物b選自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯與六氟丙烯共聚物、聚氨酯、丁苯膠乳、苯丙膠乳、羧甲基纖維素、殼聚糖、環(huán)糊精和海藻酸鈉中的至少一種；

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的隔膜，其中，在所述高分子聚合物c-無(wú)機(jī)納米粒子復(fù)合物中，所述無(wú)機(jī)納米粒子的含量為1-30重量％；

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的隔膜，其中，所述聚合物a多孔膜層的平均厚度為1μm-20μm，優(yōu)選為5μm-15μm；

6.一種制備纖維復(fù)合隔膜的方法，其特征在于，該方法包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在步驟(1)中，所述聚合物a選自反式-1,4-聚異戊二烯、高密度聚乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一種；更優(yōu)選為反式-1,4-聚異戊二烯和高密度聚乙烯的組合物；

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在步驟(2)中，所述聚合物b選自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯與六氟丙烯共聚物、聚氨酯、丁苯膠乳、苯丙膠乳、羧甲基纖維素、殼聚糖、環(huán)糊精和海藻酸鈉中的至少一種；

9.根據(jù)權(quán)利要求7-8中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，在步驟(3)中，在所述分散液ii中，以其中含有的所述高分子聚合物c和所述無(wú)機(jī)納米粒子的總重量為基準(zhǔn)，所述無(wú)機(jī)納米粒子的含量為1-30重量％；

10.根據(jù)權(quán)利要求7-9中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，在步驟(3)中，所述高分子聚合物c和所述高分子聚合物d相同，且選自聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚芳醚砜酮和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇中的至少一種；

11.由權(quán)利要求6-10中任意一項(xiàng)所述的方法制備得到的纖維復(fù)合隔膜。

12.權(quán)利要求1-5和11中任意一項(xiàng)所述的纖維復(fù)合隔膜在鋰離子電池中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，公開(kāi)了一種纖維復(fù)合隔膜及其制備方法和應(yīng)用，該隔膜含有聚合物A多孔膜層、纖維膜層以及位于所述聚合物A多孔膜層和所述纖維膜層之間的粘結(jié)層；所述聚合物A選自反式?1,4?聚異戊二烯、順丁橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠、聚氨酯、高密度聚乙烯、苯乙烯?丁二烯?苯乙烯嵌段共聚物中的至少一種；所述纖維膜層由核殼結(jié)構(gòu)纖維形成，所述粘結(jié)層的材料為聚合物B，所述聚合物B選自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯與六氟丙烯共聚物、聚氨酯、丁苯膠乳、苯丙膠乳、羧甲基纖維素、殼聚糖、環(huán)糊精和海藻酸鈉中的至少一種，本發(fā)明提供的隔膜兼具優(yōu)異的循環(huán)和倍率等電化學(xué)性能和熱安全性能。

技術(shù)研發(fā)人員：夏清華,董江舟,胡保利
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2