一种多孔复合隔离膜及其制备方法
一种多孔复合隔离膜及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于多孔隔离膜技术领域，特别设及一种多孔复合隔离膜及其制备方法。【背景技术】
[000引1991年，日本索巧公司创造性的采用炭材料作为裡离子电池阳极材料，为裡离子 电池领域带来了革命性的变化；自此之后，裡离子电池技术迅猛发展，在移动电话、摄像机、 笔记本电脑W及其他便携式电器上面大量运用。裡离子电池具有诸多优点，例如电压高、体 积小、质量轻、比能力高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长等，是二十一世纪理想 的移动电器电源、电动汽车电源W及储电站用储电器。然而，随着人们的消费需求的提升， 其对消费类电子产品的待机时间要求越来越高，相应的对电子产品电池的体积能力密度提 出了更高的要求；同时，电动汽车巧V)和储能电站巧巧使用的裡电池，单电巧具有更高的 容量和更大的体积尺寸，一旦发热、着火燃烧会产生严重的后果，因而需要更好的安全性。
[0003] 目前，提高电巧体积能力密度的方式包括开发新的电极材料、加大电极的压实密 度、改进电巧的制造工艺等，该其中加大电极压实密度是一种简单而有效的方式；解决电巧 安全性问题的主要途径有；设计安全性能更可靠的电巧结构、在电极膜片或者隔离膜上涂 覆陶瓷层W及使用聚合物电解质取代传统的液态电解质等，其中涂覆陶瓷层技术在现有电 池行业领域运用更为广泛。
[0004] 然而，随着电极压实密度的提高，电极中的孔隙率将逐渐降低，用于存储电解液的 空间将变少，但为了保证电池的循环性能，电巧注液量必须保持不变，因此将出现"涨液"问 题，从而使得电池表明凹凸不平，影响电池外观直至成为外观坏品，该在软包电池中表现尤 为明显。
[0005] 在电极膜片或者隔离膜上涂覆陶瓷层后，在滥用状况下，陶瓷层可有有效的阻隔 正负极片之间电子导通，出现大电流放电发热状况，从而提高电巧的安全性能；但是，由于 增加了陶瓷处理层，将增加了电巧厚度，降低了电巧的能量密度。
[0006] 有鉴于此，确有必要开发一种新的多孔隔离膜，其能够提高电池的安全性能，又能 够缓解或解决电池"涨液"问题。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于；针对现有技术的不足，而提供的一种多孔隔离膜：由有机组 分与无机填料组成，所述无机填料中包含空屯、颗粒，所述空屯、颗粒的空屯、部分的体积为所 述空屯、颗粒的总体积的1% -95% ;所述空屯、颗粒的壳部分具有多孔结构，且所述空屯、颗粒 的壳部分的孔隙率为1% -90% ;所述空屯、颗粒能够承受的压强大于或等于0. 05MPa。空屯、 填料的空屯、结构可W存储电解液，缓解/解决电池的胀液问题；同时空屯、填料中存储的电 解液能够增加填料的离子导通性能，使得电巧具有更好的倍率性能；此外还能提高电池的 安全性能。
[000引为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0009] 一种多孔隔离膜，由有机组分与无机填料组成，所述无机填料中包含空屯、颗粒，所 述空屯、颗粒的空屯、部分的体积为所述空屯、颗粒的总体积的1% -95%;所述空屯、颗粒的壳部 分具有多孔结构，且所述空屯、颗粒的壳部分的孔隙率为1% -90% ;所述空屯、颗粒能够承受 的压强大于或等于0. 〇5MPa。
[0010] 作为本发明多孔隔离膜的一种改进，所述多孔隔离膜的厚度为4ym-50ym，孔隙 率为30% -70%，无机填料的质量为所述多孔隔离膜总质量的1% -80%。
[0011] 作为本发明多孔隔离膜的一种改进，所述无机填料选自洛氏硬度大于2的无机盐 (如硫酸儀、铁酸领、硫酸裡等）和洛氏硬度大于2的金属氧化物（如=氧化二侣、氧化娃、 氧化巧等）中的至少一种；所述无机填料的粒径小于或等于10ym。
[0012] 作为本发明多孔隔离膜的一种改进，所述空屯、颗粒的空屯、部分的体积为所述空屯、 颗粒的总体积的10% -80%;所述空屯、颗粒壳部分的孔隙率为10% -70%。
[0013] 作为本发明多孔隔离膜的一种改进，所述空屯、颗粒能够承受的压强大于或等于 0.2MPa〇
[0014] 本发明还包括一种多孔隔离膜的制备方法，主要包括如下步骤：
[0015] 步骤1，配料；将有机颗粒、无机填料、塑化剂W及溶剂混合制备得到混合料待用；
[0016] 步骤2,基膜成型；将步骤1所述混合料加热挤出，拉伸后得到基膜；
[0017] 步骤3,多孔隔离膜成型；将步骤2得到的基膜浸入萃取剂中，去除塑化剂即得到 多孔隔离膜。
[001引作为本发明多孔隔离膜的制备方法的一种改进，步骤1所述有机颗粒选自聚己 締、聚丙締、聚己締醋酸己締醋共聚物、聚偏氣己締、偏氣己締-六氣丙締共聚物、聚酷亚 胺、聚丙締膳、丙締膳-了二締共聚物、丙締膳-苯己締-了二締共聚物、聚对苯二甲酯对 苯二胺、聚间苯二甲酯间苯二胺、聚甲基丙締酸甲醋、聚丙締酸甲醋、聚丙締酸己醋、丙締 酸-苯己締共聚物和聚二甲基硅氧烷中的至少一种。
[0019] 作为本发明多孔隔离膜的制备方法的一种改进，步骤1所述无机填料选自洛氏硬 度大于2的无机盐、洛氏硬度大于2的金属氧化物中的至少一种；所述无机填料的粒径小于 或等于10ym;无机填料的质量与有机颗粒的质量之比为1/99-4/1;所述无机填料中包含 空屯、颗粒，所述空屯、颗粒的空屯、部分的体积为所述空屯、颗粒的总体积的1% -95%;所述空 屯、颗粒的壳部分具有多孔结构，所述空屯、颗粒的壳部分的孔隙率为1% -90%，所述空屯、颗 粒能够承受的压强大于或等于0. 〇5MPa。
[0020] 作为本发明多孔隔离膜的制备方法的一种改进，步骤1所述塑化剂选自石蜡油、 邻苯二甲酸二辛醋、邻苯二甲酸二己醋中的至少一种；所述溶剂选自N-甲基化咯烧酬、 N，N-二甲基己酷胺、N，N-二甲基甲酯胺、二甲亚讽、己膳、丙酬、水、单元醇、多元醇中的至 少一种；步骤3所述萃取剂选自二氯甲烧、=氯己烧、二氯己締、=氯己締、正己烧、庚烧、丙 酬、己醇、正了醇和己二醇中的至少一种。
[0021] 作为本发明多孔隔离膜的制备方法的一种改进，步骤2所述拉伸的方法为干法单 向拉伸、干法双向拉伸、湿法单向拉伸和湿法双向拉伸中的一种，单向拉伸为横向单向拉伸 或纵向单向拉伸，双向拉伸为双向同时拉伸、先横向再纵向拉伸或先纵向再横向拉伸。
[0022] 与现有技术相比，本发明多孔隔离膜具有如下优点：
[0023] 首先，由于该复合多孔隔离膜中含有无机颗粒填料，可W有效的提高隔离膜的强 度，而且出现滥用时，即使电巧达到较高温度，无机颗粒依然能够保持其本身性能，起到阻 隔阴阳极接触功能，从而提高电池安全性能。
[0024] 其次，空屯、无机颗粒空屯、部分体积可W作为存储电解液的空间，从而缓解或解决 电池涨液问题。
[0025] 第=，空屯、无机颗粒的壳层为多孔结构，便于电解液进出该颗粒，从而缩短电解液 绕行实屯、颗粒的传输路径，改善电巧的倍率性能。
[0026] 最后，制备本发明的方法简单可行，便于工业化生产。
【具体实施方式】
[0027]W下将结合具体实施例对本发明多孔复合隔离膜及其制备方法作进一步详细的 描述，但本发明的实施方式不限于此。
[00測 比较例1，
[0029] 配料；按照聚己締：石蜡油：N-甲基化咯烧酬=100:38:50的质量关系称量上述 物质，之后混合均匀得到混合料待用；
[0030] 基膜成型：将上述混合料加热挤出，拉伸干燥后得到厚度为12ym的基膜；
[0031] 多孔隔离膜成型：将上述基膜浸入=氯己烧中，此时=氯己烧将把基膜中的石蜡 油萃取出来，得到多孔隔离膜。
[00对 比较例2，
[003引配料；按照聚己締：立氧化二侣：石蜡油：N-甲基化咯烧酬=60:40:38:50的质 量关系称量上述物质，其中，S氧化二侣为粒径为1ym、承压能力为30MPa的实屯、颗粒，之 后混合均匀得到混合料待用；
[0034] 基膜成型：将上述混合料加热挤出，拉伸干燥后得到厚度为12ym的基膜；
[0035] 多孔隔离膜成型：将上述基膜浸入=氯己烧中，此时=氯己烧将把基膜中的石蜡 油萃取出来，得到多孔隔离膜。
[0036] 实施例1，
[0037] 配料；按照聚己締：立氧化二侣：石蜡油：N-甲基化咯烧酬=60:40:38:50的质 量关系称量上述物质，其中，S氧化二侣为空屯、颗粒，粒径为lym、承压能力为3MPa、空屯、 部分体积占总体积的60%、壳层孔隙率为50%;之后混合均匀得到混合料待用；
[003引基膜成型：将上述混合料加热挤出，拉伸干燥后得到厚度为12ym的基膜；
[0039] 多孔隔离膜成型：将上述基膜浸入=氯己烧中，此时=氯己烧将把基膜中的石蜡 油萃取出来，得到多孔隔离膜。
[0040] 实施例2，
[0041] 与实施例1不同之处在于，本实施例所选择的空屯、S氧化二侣颗粒空屯、部分体积 占颗粒总体积的比例为1% ;
[0042] 其余与实施例1相同，不再寶述。
[0043] 实施例3，
[0044] 与实施例1不同之处在于，本实施例所选择的空屯、S氧化二侣颗粒空屯、部分体积 占颗粒总体积的比例为10 % ;
[0045] 其余与实施例1相同，不再寶述。
[0046] 实施例4，
[0047] 与实施例1不同之处在于，本实施例所选择的空屯、S氧化二侣颗粒空屯、部分体积 占颗粒总体积的比例为80% ;
[0048] 其余与实施例1相同，不再寶述。
[0049] 实施例5，
[0化0] 与实施例1不同之处在于，本实施例所选择 的空屯、S氧化二侣颗粒空屯、部分体积 占颗粒总体积的比例为95%;
[0化1] 其余与实施例1相同，不再寶述。
[00巧实施例6，
[0化3] 与实施例1不同之处在于，本实施例所选择的空屯、S氧化二侣颗壳层孔隙率为 1% ；
[0化4]其余与实施例1相同，不再寶述。
[00巧]实施例7，
[0化6] 与实施例1不同之处在于，本实施例所选择的空屯、S氧化二侣颗壳层孔隙率为 10% ;
[0化7]其余与实施例1相同，不再寶述。
[0化引实施例8，
[0化9] 与实施例1不同之处在于，本实施例所选择的空屯、S氧化二侣颗壳层孔隙率为 70% ；
[0060] 其余与实施例1相同，不再寶述。
[0061] 实施例9，
[0062] 与实施例1不同之处在于，本实施例所选择的空屯、S氧化二侣颗壳层孔隙率为 90%；
[0063] 其余与实施例1相同，不再寶述。
[0064] 实施例10，
[0065] 配料：按照聚己締：氧化娃：邻苯二甲酸二辛醋：N，N-二甲基甲酯胺= 60:40:30:50的质量关系称量上述物质，其中，氧化娃为空屯、颗粒和实屯、颗粒的混合体，两 者质量比为1 ;39,空屯、颗粒粒径为4ym、承压能力为3MPa、空屯、部分体积占总体积的60%、 壳层孔隙率为50%，实屯、颗粒粒径为4ym、承压能力为34MPa;之后混合均匀得到混合料待 用；
[0066] 基膜成型；将上述混合料加热挤出，干法双向拉伸后得到厚度为30ym的基膜；
[0067] 多孔隔离膜成型；将上述基膜浸入正己烧中，此时正己烧将把基膜中的邻苯二甲 酸二辛醋萃取出来，得到多孔隔离膜。
[0068] 实施例11，
[0069] 配料；按照聚己締：铁酸领：邻苯二甲酸二己醋：丙酬=99:1:70:50的质量关系 称量上述物质，其中，铁酸领为空屯、颗粒，粒径为10ym、承压能力为IMPa、空屯、部分体积占 总体积的60%、壳层孔隙率为50%;之后混合均匀得到混合料待用；
[0070] 基膜成型；将上述混合料加热挤出，湿法双向拉伸后得到厚度为50ym的基膜；
[0071]多孔隔离膜成型；将上述基膜浸入正了醇中，此时正了醇将把基膜中的邻苯二甲 酸二己醋萃取出来，得到多孔隔离膜。
[0072]实施例12，
[007引配料；按照聚丙締膳：硫酸儀：邻苯二甲酸二己醋：丙酬=80:20:45:50的质量 关系称量上述物质，其中，硫酸儀为空屯、颗粒，粒径为0.lym、承压能力为4MPa、空屯、部分 体积占总体积的50%、壳层孔隙率为20% ;之后混合均匀得到混合料待用；
[0074] 基膜成型；将上述混合料加热挤出，湿法双向拉伸后得到厚度为4ym的基膜；
[0075] 多孔隔离膜成型；将上述基膜浸入正了醇中，此时正了醇将把基膜中的邻苯二甲 酸二己醋萃取出来，得到多孔隔离膜。
[0076] 电巧组装；选择钻酸裡为阴极活性物质制备阴极极片、石墨为阳极活性物质制备 阳极膜片，之后将阴极极片、阳极极片及上述比较例、实施例中的隔离膜分别组装得到裸电 巧，选择侣塑膜为外封装袋进行顶封，干燥后按照0. 〇〇21g/mAh的注液系数进行注液；待电 解液充分浸润后进行化成、整形、除气得到成品电巧，且除气时控制电巧的电解液保有系数 为 0.0020g/mAh。
[0077] 倍率性能测试：在35°C环境中按如下流程对各实施例和比较例的电巧进行倍率 测试；静置3min;0. 5C恒流充电至4. 2V，恒压充电至0. 05C;静置3min;0. 2C恒流放电至 3. 0V得到首次放电容量DO;静置3min之后0. 5C恒流充电至4. 2V，恒压充电至0. 05C;静 置3min;2C恒流放电至3. 0V得到首次放电容量D1后完成测试，则电池的倍率性能=D1/ D0X100%。
[007引穿钉测试：在35°C环境中按如下流程将各实施例和比较例的电巧满充；静置 3min;0. 5C恒流充电至4. 2V，恒压充电至0. 05C;之后将其固定于专口的穿钉夹具上，使用 直径为2. 5mm的铁钉，WlOmm/s的速度穿过电巧中央，统计电巧着火数量。
[0079] 涨液电巧比例统计；取各实施例与比较例隔离膜制备的电巧个50只，统计其表面 凹凸不平点的个数，其中凹点数不低于2个记为涨液，否则认为不涨液。
[0080] 根据表1数据，可W得到，当在隔离膜制备过冲中，添加无机颗粒填料后，对应多 孔隔离膜制备出来的电池具有非常好的安全性能；对比比较例2与实施例1-实施例5可 得，提高空屯、颗粒空屯、部分体积比例可W有效的提高电池的倍率性能，同时解决电池的涨 液问题，但是当空屯、颗粒空屯、部分体积过大（95% )时，颗粒承压能力太差，容易破裂，因此 将影响电池安全性能的发挥；对比比较例2与实施例1、实施例6-实施例9可得，提高空屯、 颗粒壳层孔隙率，可W有效的提高电池的倍率性能，同时解决电池的涨液问题。
[0081] 表1、比较例与实施例中电巧测试结果
[0082]
[0083] 根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可W对上述实施方 式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的【具体实施方式】，对本 发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书 中使用了一些特定的术语，但该些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
【主权项】
1. 一种多孔隔离膜，由有机组分与无机填料组成，其特征在于，所述无机填料中包含空 心颗粒，所述空心颗粒的空心部分的体积为所述空心颗粒的总体积的1% -95% ; 所述空心颗粒的壳部分具有多孔结构，且所述空心颗粒的壳部分的孔隙率为 1% -90% ； 所述空心颗粒能够承受的压强大于或等于0. 〇5MPa。2. -种权利要求1所述的多孔隔离膜，其特征在于，所述多孔隔离膜的厚度为 4ym-50ym，孔隙率为30% -70%;无机填料的质量为所述多孔隔离膜总质量的1% -80%。3. -种权利要求1所述的多孔隔离膜，其特征在于，所述无机填料选自洛氏硬度大于2 的无机盐和洛氏硬度大于2的金属氧化物中的至少一种；所述无机填料的粒径小于或等于 10ym〇4. 一种权利要求1所述的多孔隔离膜，其特征在于，所述空心颗粒的空心部分的体积 为所述空心颗粒的总体积的10% -80% ;所述空心颗粒壳部分的孔隙率为10% -70%。5. -种权利要求1所述的多孔隔离膜，其特征在于，所述空心颗粒能够承受的压强大 于或等于〇. 2MPa。6. -种权利要求1所述的多孔隔离膜的制备方法，其特征在于，主要包括如下步骤： 步骤1，配料：将有机颗粒、无机填料、塑化剂以及溶剂混合制备得到混合料待用； 步骤2,基膜成型：将步骤1所述混合料加热挤出，拉伸后得到基膜； 步骤3,多孔隔离膜成型：将步骤2得到的基膜浸入萃取剂中，去除塑化剂即得到多孔 隔离膜。7. -种权利要求6所述的多孔隔离膜的制备方法，其特征在于，步骤1所述有机颗粒选 自聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醋酸乙烯醋共聚物、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚 酰亚胺、聚丙烯腈、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、聚对苯二甲酰 对苯二胺、聚间苯二甲酰间苯二胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、丙烯 酸-苯乙烯共聚物和聚二甲基硅氧烷中的至少一种。8. -种权利要求6所述的多孔隔离膜的制备方法，其特征在于，步骤1所述无机填 料选自洛氏硬度大于2的无机盐、洛氏硬度大于2的金属氧化物中的至少一种；所述无机 填料的粒径小于或等于10Um;无机填料的质量与有机颗粒的质量之比为1/99-4/1 ;所 述无机填料中包含空心颗粒，所述空心颗粒的空心部分的体积为所述空心颗粒的总体积 的1% -95% ;所述空心颗粒的壳部分具有多孔结构，所述空心颗粒的壳部分的孔隙率为 1% -90%，所述空心颗粒能够承受的压强大于或等于0. 05MPa。9. 一种权利要求6所述的多孔隔离膜的制备方法，其特征在于，步骤1所述塑化剂选自 石蜡油、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二乙酯中的至少一种；所述溶剂选自N-甲基吡咯 烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、乙腈、丙酮、水、单元醇、多元醇中 的至少一种；步骤3所述萃取剂选自二氯甲烷、三氯乙烷、二氯乙烯、三氯乙烯、正己烷、庚 烷、丙酮、乙醇、正丁醇和乙二醇中的至少一种。10. -种权利要求6所述多孔隔离膜的制备方法，其特征在于，步骤2所述拉伸的方法 为干法单向拉伸、干法双向拉伸、湿法单向拉伸和湿法双向拉伸中的一种，单向拉伸为横向 单向拉伸或纵向单向拉伸，双向拉伸为双向同时拉伸、先横向再纵向拉伸或先纵向再横向 拉伸。
【专利摘要】本发明公开了一种多孔隔离膜：由有机组分与无机填料组成，所述无机填料中包含空心颗粒，所述空心颗粒的空心部分的体积为所述空心颗粒的总体积的1％-95％；所述空心颗粒的壳部分具有多孔结构，且所述空心颗粒的壳部分的孔隙率为1％-90％；所述空心颗粒能够承受的压强大于或等于0.05MPa。空心填料的空心结构可以存储电解液，缓解/解决电池的胀液问题；同时空心填料中存储的电解液能够增加填料的离子导通性能，使得电芯具有更好的倍率性能；此外还能提高电池的安全性能。
【IPC分类】H01M2/18, H01M2/14, H01M2/16
【公开号】CN104900832
【申请号】CN201510274899
【发明人】杨玉洁
【申请人】广东烛光新能源科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月26日
【技术领域】
[0001] 本发明属于多孔隔离膜技术领域，特别设及一种多孔复合隔离膜及其制备方法。【背景技术】
[000引1991年，日本索巧公司创造性的采用炭材料作为裡离子电池阳极材料，为裡离子 电池领域带来了革命性的变化；自此之后，裡离子电池技术迅猛发展，在移动电话、摄像机、 笔记本电脑W及其他便携式电器上面大量运用。裡离子电池具有诸多优点，例如电压高、体 积小、质量轻、比能力高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长等，是二十一世纪理想 的移动电器电源、电动汽车电源W及储电站用储电器。然而，随着人们的消费需求的提升， 其对消费类电子产品的待机时间要求越来越高，相应的对电子产品电池的体积能力密度提 出了更高的要求；同时，电动汽车巧V)和储能电站巧巧使用的裡电池，单电巧具有更高的 容量和更大的体积尺寸，一旦发热、着火燃烧会产生严重的后果，因而需要更好的安全性。
[0003] 目前，提高电巧体积能力密度的方式包括开发新的电极材料、加大电极的压实密 度、改进电巧的制造工艺等，该其中加大电极压实密度是一种简单而有效的方式；解决电巧 安全性问题的主要途径有；设计安全性能更可靠的电巧结构、在电极膜片或者隔离膜上涂 覆陶瓷层W及使用聚合物电解质取代传统的液态电解质等，其中涂覆陶瓷层技术在现有电 池行业领域运用更为广泛。
[0004] 然而，随着电极压实密度的提高，电极中的孔隙率将逐渐降低，用于存储电解液的 空间将变少，但为了保证电池的循环性能，电巧注液量必须保持不变，因此将出现"涨液"问 题，从而使得电池表明凹凸不平，影响电池外观直至成为外观坏品，该在软包电池中表现尤 为明显。
[0005] 在电极膜片或者隔离膜上涂覆陶瓷层后，在滥用状况下，陶瓷层可有有效的阻隔 正负极片之间电子导通，出现大电流放电发热状况，从而提高电巧的安全性能；但是，由于 增加了陶瓷处理层，将增加了电巧厚度，降低了电巧的能量密度。
[0006] 有鉴于此，确有必要开发一种新的多孔隔离膜，其能够提高电池的安全性能，又能 够缓解或解决电池"涨液"问题。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于；针对现有技术的不足，而提供的一种多孔隔离膜：由有机组 分与无机填料组成，所述无机填料中包含空屯、颗粒，所述空屯、颗粒的空屯、部分的体积为所 述空屯、颗粒的总体积的1% -95% ;所述空屯、颗粒的壳部分具有多孔结构，且所述空屯、颗粒 的壳部分的孔隙率为1% -90% ;所述空屯、颗粒能够承受的压强大于或等于0. 05MPa。空屯、 填料的空屯、结构可W存储电解液，缓解/解决电池的胀液问题；同时空屯、填料中存储的电 解液能够增加填料的离子导通性能，使得电巧具有更好的倍率性能；此外还能提高电池的 安全性能。
[000引为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0009] 一种多孔隔离膜，由有机组分与无机填料组成，所述无机填料中包含空屯、颗粒，所 述空屯、颗粒的空屯、部分的体积为所述空屯、颗粒的总体积的1% -95%;所述空屯、颗粒的壳部 分具有多孔结构，且所述空屯、颗粒的壳部分的孔隙率为1% -90% ;所述空屯、颗粒能够承受 的压强大于或等于0. 〇5MPa。
[0010] 作为本发明多孔隔离膜的一种改进，所述多孔隔离膜的厚度为4ym-50ym，孔隙 率为30% -70%，无机填料的质量为所述多孔隔离膜总质量的1% -80%。
[0011] 作为本发明多孔隔离膜的一种改进，所述无机填料选自洛氏硬度大于2的无机盐 (如硫酸儀、铁酸领、硫酸裡等）和洛氏硬度大于2的金属氧化物（如=氧化二侣、氧化娃、 氧化巧等）中的至少一种；所述无机填料的粒径小于或等于10ym。
[0012] 作为本发明多孔隔离膜的一种改进，所述空屯、颗粒的空屯、部分的体积为所述空屯、 颗粒的总体积的10% -80%;所述空屯、颗粒壳部分的孔隙率为10% -70%。
[0013] 作为本发明多孔隔离膜的一种改进，所述空屯、颗粒能够承受的压强大于或等于 0.2MPa〇
[0014] 本发明还包括一种多孔隔离膜的制备方法，主要包括如下步骤：
[0015] 步骤1，配料；将有机颗粒、无机填料、塑化剂W及溶剂混合制备得到混合料待用；
[0016] 步骤2,基膜成型；将步骤1所述混合料加热挤出，拉伸后得到基膜；
[0017] 步骤3,多孔隔离膜成型；将步骤2得到的基膜浸入萃取剂中，去除塑化剂即得到 多孔隔离膜。
[001引作为本发明多孔隔离膜的制备方法的一种改进，步骤1所述有机颗粒选自聚己 締、聚丙締、聚己締醋酸己締醋共聚物、聚偏氣己締、偏氣己締-六氣丙締共聚物、聚酷亚 胺、聚丙締膳、丙締膳-了二締共聚物、丙締膳-苯己締-了二締共聚物、聚对苯二甲酯对 苯二胺、聚间苯二甲酯间苯二胺、聚甲基丙締酸甲醋、聚丙締酸甲醋、聚丙締酸己醋、丙締 酸-苯己締共聚物和聚二甲基硅氧烷中的至少一种。
[0019] 作为本发明多孔隔离膜的制备方法的一种改进，步骤1所述无机填料选自洛氏硬 度大于2的无机盐、洛氏硬度大于2的金属氧化物中的至少一种；所述无机填料的粒径小于 或等于10ym;无机填料的质量与有机颗粒的质量之比为1/99-4/1;所述无机填料中包含 空屯、颗粒，所述空屯、颗粒的空屯、部分的体积为所述空屯、颗粒的总体积的1% -95%;所述空 屯、颗粒的壳部分具有多孔结构，所述空屯、颗粒的壳部分的孔隙率为1% -90%，所述空屯、颗 粒能够承受的压强大于或等于0. 〇5MPa。
[0020] 作为本发明多孔隔离膜的制备方法的一种改进，步骤1所述塑化剂选自石蜡油、 邻苯二甲酸二辛醋、邻苯二甲酸二己醋中的至少一种；所述溶剂选自N-甲基化咯烧酬、 N，N-二甲基己酷胺、N，N-二甲基甲酯胺、二甲亚讽、己膳、丙酬、水、单元醇、多元醇中的至 少一种；步骤3所述萃取剂选自二氯甲烧、=氯己烧、二氯己締、=氯己締、正己烧、庚烧、丙 酬、己醇、正了醇和己二醇中的至少一种。
[0021] 作为本发明多孔隔离膜的制备方法的一种改进，步骤2所述拉伸的方法为干法单 向拉伸、干法双向拉伸、湿法单向拉伸和湿法双向拉伸中的一种，单向拉伸为横向单向拉伸 或纵向单向拉伸，双向拉伸为双向同时拉伸、先横向再纵向拉伸或先纵向再横向拉伸。
[0022] 与现有技术相比，本发明多孔隔离膜具有如下优点：
[0023] 首先，由于该复合多孔隔离膜中含有无机颗粒填料，可W有效的提高隔离膜的强 度，而且出现滥用时，即使电巧达到较高温度，无机颗粒依然能够保持其本身性能，起到阻 隔阴阳极接触功能，从而提高电池安全性能。
[0024] 其次，空屯、无机颗粒空屯、部分体积可W作为存储电解液的空间，从而缓解或解决 电池涨液问题。
[0025] 第=，空屯、无机颗粒的壳层为多孔结构，便于电解液进出该颗粒，从而缩短电解液 绕行实屯、颗粒的传输路径，改善电巧的倍率性能。
[0026] 最后，制备本发明的方法简单可行，便于工业化生产。
【具体实施方式】
[0027]W下将结合具体实施例对本发明多孔复合隔离膜及其制备方法作进一步详细的 描述，但本发明的实施方式不限于此。
[00測 比较例1，
[0029] 配料；按照聚己締：石蜡油：N-甲基化咯烧酬=100:38:50的质量关系称量上述 物质，之后混合均匀得到混合料待用；
[0030] 基膜成型：将上述混合料加热挤出，拉伸干燥后得到厚度为12ym的基膜；
[0031] 多孔隔离膜成型：将上述基膜浸入=氯己烧中，此时=氯己烧将把基膜中的石蜡 油萃取出来，得到多孔隔离膜。
[00对 比较例2，
[003引配料；按照聚己締：立氧化二侣：石蜡油：N-甲基化咯烧酬=60:40:38:50的质 量关系称量上述物质，其中，S氧化二侣为粒径为1ym、承压能力为30MPa的实屯、颗粒，之 后混合均匀得到混合料待用；
[0034] 基膜成型：将上述混合料加热挤出，拉伸干燥后得到厚度为12ym的基膜；
[0035] 多孔隔离膜成型：将上述基膜浸入=氯己烧中，此时=氯己烧将把基膜中的石蜡 油萃取出来，得到多孔隔离膜。
[0036] 实施例1，
[0037] 配料；按照聚己締：立氧化二侣：石蜡油：N-甲基化咯烧酬=60:40:38:50的质 量关系称量上述物质，其中，S氧化二侣为空屯、颗粒，粒径为lym、承压能力为3MPa、空屯、 部分体积占总体积的60%、壳层孔隙率为50%;之后混合均匀得到混合料待用；
[003引基膜成型：将上述混合料加热挤出，拉伸干燥后得到厚度为12ym的基膜；
[0039] 多孔隔离膜成型：将上述基膜浸入=氯己烧中，此时=氯己烧将把基膜中的石蜡 油萃取出来，得到多孔隔离膜。
[0040] 实施例2，
[0041] 与实施例1不同之处在于，本实施例所选择的空屯、S氧化二侣颗粒空屯、部分体积 占颗粒总体积的比例为1% ;
[0042] 其余与实施例1相同，不再寶述。
[0043] 实施例3，
[0044] 与实施例1不同之处在于，本实施例所选择的空屯、S氧化二侣颗粒空屯、部分体积 占颗粒总体积的比例为10 % ;
[0045] 其余与实施例1相同，不再寶述。
[0046] 实施例4，
[0047] 与实施例1不同之处在于，本实施例所选择的空屯、S氧化二侣颗粒空屯、部分体积 占颗粒总体积的比例为80% ;
[0048] 其余与实施例1相同，不再寶述。
[0049] 实施例5，
[0化0] 与实施例1不同之处在于，本实施例所选择 的空屯、S氧化二侣颗粒空屯、部分体积 占颗粒总体积的比例为95%;
[0化1] 其余与实施例1相同，不再寶述。
[00巧实施例6，
[0化3] 与实施例1不同之处在于，本实施例所选择的空屯、S氧化二侣颗壳层孔隙率为 1% ；
[0化4]其余与实施例1相同，不再寶述。
[00巧]实施例7，
[0化6] 与实施例1不同之处在于，本实施例所选择的空屯、S氧化二侣颗壳层孔隙率为 10% ;
[0化7]其余与实施例1相同，不再寶述。
[0化引实施例8，
[0化9] 与实施例1不同之处在于，本实施例所选择的空屯、S氧化二侣颗壳层孔隙率为 70% ；
[0060] 其余与实施例1相同，不再寶述。
[0061] 实施例9，
[0062] 与实施例1不同之处在于，本实施例所选择的空屯、S氧化二侣颗壳层孔隙率为 90%；
[0063] 其余与实施例1相同，不再寶述。
[0064] 实施例10，
[0065] 配料：按照聚己締：氧化娃：邻苯二甲酸二辛醋：N，N-二甲基甲酯胺= 60:40:30:50的质量关系称量上述物质，其中，氧化娃为空屯、颗粒和实屯、颗粒的混合体，两 者质量比为1 ;39,空屯、颗粒粒径为4ym、承压能力为3MPa、空屯、部分体积占总体积的60%、 壳层孔隙率为50%，实屯、颗粒粒径为4ym、承压能力为34MPa;之后混合均匀得到混合料待 用；
[0066] 基膜成型；将上述混合料加热挤出，干法双向拉伸后得到厚度为30ym的基膜；
[0067] 多孔隔离膜成型；将上述基膜浸入正己烧中，此时正己烧将把基膜中的邻苯二甲 酸二辛醋萃取出来，得到多孔隔离膜。
[0068] 实施例11，
[0069] 配料；按照聚己締：铁酸领：邻苯二甲酸二己醋：丙酬=99:1:70:50的质量关系 称量上述物质，其中，铁酸领为空屯、颗粒，粒径为10ym、承压能力为IMPa、空屯、部分体积占 总体积的60%、壳层孔隙率为50%;之后混合均匀得到混合料待用；
[0070] 基膜成型；将上述混合料加热挤出，湿法双向拉伸后得到厚度为50ym的基膜；
[0071]多孔隔离膜成型；将上述基膜浸入正了醇中，此时正了醇将把基膜中的邻苯二甲 酸二己醋萃取出来，得到多孔隔离膜。
[0072]实施例12，
[007引配料；按照聚丙締膳：硫酸儀：邻苯二甲酸二己醋：丙酬=80:20:45:50的质量 关系称量上述物质，其中，硫酸儀为空屯、颗粒，粒径为0.lym、承压能力为4MPa、空屯、部分 体积占总体积的50%、壳层孔隙率为20% ;之后混合均匀得到混合料待用；
[0074] 基膜成型；将上述混合料加热挤出，湿法双向拉伸后得到厚度为4ym的基膜；
[0075] 多孔隔离膜成型；将上述基膜浸入正了醇中，此时正了醇将把基膜中的邻苯二甲 酸二己醋萃取出来，得到多孔隔离膜。
[0076] 电巧组装；选择钻酸裡为阴极活性物质制备阴极极片、石墨为阳极活性物质制备 阳极膜片，之后将阴极极片、阳极极片及上述比较例、实施例中的隔离膜分别组装得到裸电 巧，选择侣塑膜为外封装袋进行顶封，干燥后按照0. 〇〇21g/mAh的注液系数进行注液；待电 解液充分浸润后进行化成、整形、除气得到成品电巧，且除气时控制电巧的电解液保有系数 为 0.0020g/mAh。
[0077] 倍率性能测试：在35°C环境中按如下流程对各实施例和比较例的电巧进行倍率 测试；静置3min;0. 5C恒流充电至4. 2V，恒压充电至0. 05C;静置3min;0. 2C恒流放电至 3. 0V得到首次放电容量DO;静置3min之后0. 5C恒流充电至4. 2V，恒压充电至0. 05C;静 置3min;2C恒流放电至3. 0V得到首次放电容量D1后完成测试，则电池的倍率性能=D1/ D0X100%。
[007引穿钉测试：在35°C环境中按如下流程将各实施例和比较例的电巧满充；静置 3min;0. 5C恒流充电至4. 2V，恒压充电至0. 05C;之后将其固定于专口的穿钉夹具上，使用 直径为2. 5mm的铁钉，WlOmm/s的速度穿过电巧中央，统计电巧着火数量。
[0079] 涨液电巧比例统计；取各实施例与比较例隔离膜制备的电巧个50只，统计其表面 凹凸不平点的个数，其中凹点数不低于2个记为涨液，否则认为不涨液。
[0080] 根据表1数据，可W得到，当在隔离膜制备过冲中，添加无机颗粒填料后，对应多 孔隔离膜制备出来的电池具有非常好的安全性能；对比比较例2与实施例1-实施例5可 得，提高空屯、颗粒空屯、部分体积比例可W有效的提高电池的倍率性能，同时解决电池的涨 液问题，但是当空屯、颗粒空屯、部分体积过大（95% )时，颗粒承压能力太差，容易破裂，因此 将影响电池安全性能的发挥；对比比较例2与实施例1、实施例6-实施例9可得，提高空屯、 颗粒壳层孔隙率，可W有效的提高电池的倍率性能，同时解决电池的涨液问题。
[0081] 表1、比较例与实施例中电巧测试结果
[0082]
[0083] 根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可W对上述实施方 式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的【具体实施方式】，对本 发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书 中使用了一些特定的术语，但该些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
【主权项】
1. 一种多孔隔离膜，由有机组分与无机填料组成，其特征在于，所述无机填料中包含空 心颗粒，所述空心颗粒的空心部分的体积为所述空心颗粒的总体积的1% -95% ; 所述空心颗粒的壳部分具有多孔结构，且所述空心颗粒的壳部分的孔隙率为 1% -90% ； 所述空心颗粒能够承受的压强大于或等于0. 〇5MPa。2. -种权利要求1所述的多孔隔离膜，其特征在于，所述多孔隔离膜的厚度为 4ym-50ym，孔隙率为30% -70%;无机填料的质量为所述多孔隔离膜总质量的1% -80%。3. -种权利要求1所述的多孔隔离膜，其特征在于，所述无机填料选自洛氏硬度大于2 的无机盐和洛氏硬度大于2的金属氧化物中的至少一种；所述无机填料的粒径小于或等于 10ym〇4. 一种权利要求1所述的多孔隔离膜，其特征在于，所述空心颗粒的空心部分的体积 为所述空心颗粒的总体积的10% -80% ;所述空心颗粒壳部分的孔隙率为10% -70%。5. -种权利要求1所述的多孔隔离膜，其特征在于，所述空心颗粒能够承受的压强大 于或等于〇. 2MPa。6. -种权利要求1所述的多孔隔离膜的制备方法，其特征在于，主要包括如下步骤： 步骤1，配料：将有机颗粒、无机填料、塑化剂以及溶剂混合制备得到混合料待用； 步骤2,基膜成型：将步骤1所述混合料加热挤出，拉伸后得到基膜； 步骤3,多孔隔离膜成型：将步骤2得到的基膜浸入萃取剂中，去除塑化剂即得到多孔 隔离膜。7. -种权利要求6所述的多孔隔离膜的制备方法，其特征在于，步骤1所述有机颗粒选 自聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醋酸乙烯醋共聚物、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚 酰亚胺、聚丙烯腈、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、聚对苯二甲酰 对苯二胺、聚间苯二甲酰间苯二胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、丙烯 酸-苯乙烯共聚物和聚二甲基硅氧烷中的至少一种。8. -种权利要求6所述的多孔隔离膜的制备方法，其特征在于，步骤1所述无机填 料选自洛氏硬度大于2的无机盐、洛氏硬度大于2的金属氧化物中的至少一种；所述无机 填料的粒径小于或等于10Um;无机填料的质量与有机颗粒的质量之比为1/99-4/1 ;所 述无机填料中包含空心颗粒，所述空心颗粒的空心部分的体积为所述空心颗粒的总体积 的1% -95% ;所述空心颗粒的壳部分具有多孔结构，所述空心颗粒的壳部分的孔隙率为 1% -90%，所述空心颗粒能够承受的压强大于或等于0. 05MPa。9. 一种权利要求6所述的多孔隔离膜的制备方法，其特征在于，步骤1所述塑化剂选自 石蜡油、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二乙酯中的至少一种；所述溶剂选自N-甲基吡咯 烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、乙腈、丙酮、水、单元醇、多元醇中 的至少一种；步骤3所述萃取剂选自二氯甲烷、三氯乙烷、二氯乙烯、三氯乙烯、正己烷、庚 烷、丙酮、乙醇、正丁醇和乙二醇中的至少一种。10. -种权利要求6所述多孔隔离膜的制备方法，其特征在于，步骤2所述拉伸的方法 为干法单向拉伸、干法双向拉伸、湿法单向拉伸和湿法双向拉伸中的一种，单向拉伸为横向 单向拉伸或纵向单向拉伸，双向拉伸为双向同时拉伸、先横向再纵向拉伸或先纵向再横向 拉伸。
【专利摘要】本发明公开了一种多孔隔离膜：由有机组分与无机填料组成，所述无机填料中包含空心颗粒，所述空心颗粒的空心部分的体积为所述空心颗粒的总体积的1％-95％；所述空心颗粒的壳部分具有多孔结构，且所述空心颗粒的壳部分的孔隙率为1％-90％；所述空心颗粒能够承受的压强大于或等于0.05MPa。空心填料的空心结构可以存储电解液，缓解/解决电池的胀液问题；同时空心填料中存储的电解液能够增加填料的离子导通性能，使得电芯具有更好的倍率性能；此外还能提高电池的安全性能。
【IPC分类】H01M2/18, H01M2/14, H01M2/16
【公开号】CN104900832
【申请号】CN201510274899
【发明人】杨玉洁
【申请人】广东烛光新能源科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月26日
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