鋰離子二次電池及其隔離膜及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鋰離子二次電池及其隔離膜及制備方法。所述隔離膜包括：多孔基材，以及涂層，涂布在多孔基材的至少一個(gè)面上。所述涂層含有具有式1結(jié)構(gòu)的聚氨酯；所述聚氨酯由末端帶有異氰酸酯基的A段與末端帶有胺基的B段通過異氰酸酯基與胺基反應(yīng)生成脲鍵而形成；在所述聚氨酯中：m和n均為大于等于1的整數(shù)；所述A段由單體R1、R2、R3反應(yīng)生成；所述B段由單體R4、R5反應(yīng)生成。本發(fā)明的鋰離子二次電池包括上述隔離膜。本發(fā)明的隔離膜具有良好的物理力學(xué)性能、耐高溫性能以及粘結(jié)性能，能有效改善鋰離子二次電池的安全問題以及變形問題。
【專利說明】鋰離子二次電池及其隔離膜及制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種鋰離子二次電池及其隔離膜及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在科技飛速發(fā)展的今天，各種移動(dòng)電子設(shè)備在人類生活中大量應(yīng)用，鋰二次電池也隨之迅速發(fā)展成為二次電池領(lǐng)域中重要的一個(gè)產(chǎn)業(yè)。鋰離子二次電池在比容量、記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命、環(huán)保等方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其它二次電池，因此被稱為“終極電池”，但現(xiàn)有的鋰離子二次電池還存在一些問題。
[0003](I)安全方面:由于隔離膜的物理機(jī)械強(qiáng)度不夠，且具有較多孔洞，一旦負(fù)極片發(fā)生析鋰，隔離膜極易被鋰枝晶穿透，從而發(fā)生內(nèi)部短路，此外隔離膜的耐高溫性能較差，從而可能導(dǎo)致鋰離子二次電池發(fā)生燃燒爆炸；
[0004](2)使用方面:現(xiàn)有的鋰離子二次電池大都是由正極片、負(fù)極片以及位于正極片和負(fù)極片之間的隔離膜組成，但現(xiàn)有的隔離膜的粘結(jié)性能較差，不能有效地將正極片和負(fù)極片粘結(jié)起來，從而可能導(dǎo)致鋰離子二次電池發(fā)生膨脹變形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于【背景技術(shù)】中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子二次電池及其隔離膜及制備方法，所述隔離膜具有良好的物理力學(xué)性能、耐高溫性能以及粘結(jié)性能，能有效改善鋰離子二次電池的安全問題以及變形問題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種鋰離子二次電池的隔離膜，其包括:多孔基材，以及涂層，涂布在多孔基材的至少一個(gè)面上。所述涂層含有具有式I結(jié)構(gòu)的聚氨酯；所述聚氨酯由末端帶有異氰酸酯基的A段與末端帶有胺基的B段通過異氰酸酯基與胺基反應(yīng)生成脲鍵而形成；
[0007]
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子二次電池的隔離膜，包括: 多孔基材，以及 涂層，涂布在多孔基材的至少一個(gè)面上； 其特征在于， 所述涂層含有具有式I結(jié)構(gòu)的聚氨酯； 所述聚氨酯由末端帶有異氰酸酯基的A段與末端帶有胺基的B段通過異氰酸酯基與胺基反應(yīng)生成脲鍵而形成；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池的隔離膜，其特征在于，所述多孔基材的厚度為 4 μ m ~ 10 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池的隔離膜，其特征在于，所述涂層在所述多孔基材的相應(yīng)的一個(gè)面上的厚度為1 μ m~4 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池的隔離膜，其特征在于， 單體R1選自乙二醇、二乙二醇、丁二醇、甘油、三羥甲基丙烷、丙二醇、新戊二醇、聚醚二醇、聚酯二醇、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥乙酯中的一種或幾種； 單體R2選自異佛爾酮二異氰酸酯、4，4’ - 二苯甲烷二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯、苯二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、萘二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、賴氨酸二異氰酸酯、環(huán)己烷二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、二甲苯二異氰酸酯、甲苯_2，4- 二異氰酸酯、四甲基二甲苯二異氰酸酯中的一種或幾種； 單體R3選自2，2- 二羥甲基丙酸、2，2- 二羥甲基丁酸、1，4- 丁二醇-2-磺酸鈉、2，3- 二羥-3-甲基戊酸、3，4，5-三羥甲基庚酸中的一種或幾種； 單體R4選自3，4’-二氨基聯(lián)苯醚、1，2-丙二胺、對(duì)苯二胺、己二胺、1，6-六亞甲基二胺、哌嗪、2，5-二甲基哌嗪、異佛爾酮二胺、4，4’-二氨基二環(huán)己基甲烷、3，3’-二甲基-4，4’-二氨基二環(huán)己基甲烷、1，4-環(huán)己烷二胺中的一種或幾種；單體R5選自1，4，5，8-萘四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐、聯(lián)苯四甲酸二酐、四氯苯二甲酸酐、四溴鄰苯二甲酸酐、1，3- 二苯甲酸酐環(huán)己燒、丁二酸、己二酸、馬來酸酐、均苯四甲酸、聯(lián)苯四甲酸中的一種或幾種且至少一種帶有苯環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池的隔離膜，其特征在于，所述A段在反應(yīng)生成前，R1^ R2^R3中異氰酸酯基的摩爾數(shù)與羥基的摩爾數(shù)的比值大于等于I。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池的隔離膜，其特征在于，所述B段在反應(yīng)生成N /.刖， 當(dāng)單體R5僅含有羧基時(shí)，R4、R5中胺基的摩爾數(shù)與羧基的摩爾數(shù)的比值大于等于I ; 當(dāng)單體R5僅含有酸酐基時(shí)，r4、R5中胺基的摩爾數(shù)與酸酐基的摩爾數(shù)的比值大于等于2 ； 當(dāng)單體R5同時(shí)含有羧基和酸酐基時(shí)，R4, R5中胺基的摩爾數(shù)與羧基和2倍的酸酐基的總的摩爾數(shù)的比值大于等于I。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池的隔離膜，其特征在于，m與η之比為2~30。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池的隔離膜，其特征在于，所述隔離膜的透氣度為 235s/100cc ~5060s/100cc，優(yōu)選為 431s/100cc ~510s/100cc。
9.一種鋰離子二次電池的隔離膜的制備方法，用于制備根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的鋰離子二次電池的隔離膜，包括步驟: (1)將有機(jī)溶劑、催化劑加入帶有溫度傳感器、冷凝回流管、攪拌槳的三口反應(yīng)釜中，之后向三口反應(yīng)釜中邊攪拌邊加入單體％、R2> R3，在室溫下攪拌反應(yīng)，然后升溫繼續(xù)攪拌反應(yīng)，得到末端帶有異氰酸酯基的A段； (2)將非質(zhì)子極性溶劑加入另一個(gè)帶有溫度傳感器、冷凝回流管、攪拌槳的三口反應(yīng)釜中并升溫，之后向該另一個(gè)三口反應(yīng)釜中邊攪拌邊加入單體R4、R5并反應(yīng)，得到末端帶有胺基的B段； (3)將得到的B段緩慢滴加到A段的三口反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)溫度和攪拌速度并進(jìn)行反應(yīng)，得到聚氨酯； (4)將步驟(1)中的冷凝回流管換成三通管，三通管的其中一端接溶劑回收裝置，然后將去離子水加入到A段的三口反應(yīng)釜中，進(jìn)行攪拌，使聚氨酯溶解在去離子水中，調(diào)節(jié)溶液的粘度，得到固含量為規(guī)定值的溶液或分散液，即得到聚氨酯涂料； (5)采用凹版印刷、噴涂或浸潰的方式，將得到的聚氨酯涂料均勻涂布在多孔基材的至少一個(gè)面上并烘干，即得到隔離膜。
10.一種鋰離子電池，包括: 正極片； 負(fù)極片； 隔離膜，間隔于正極片和負(fù)極片之間；以及 電解液； 其特征在于， 所述隔離膜為根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的鋰離子二次電池的隔離膜。
【文檔編號(hào)】H01M2/16GK103904278SQ201410142569
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】申紅光, 牛少軍, 談時(shí), 程晟, 伍永彬 申請(qǐng)人:寧德新能源科技有限公司