锂离子电池用高性能柔性复合无纺布膜及制备方法与应用

摘要

本发明公开了一种锂离子电池用高性能柔性复合无纺布膜及制备方法与应用，属于锂离子电池膜材料技术领域。本发明制备的复合无纺布膜通过将带有可热固化或光固化的官能团的功能性浆液涂覆在含活性官能团的基体膜上，经热固化或光固化后除去致孔剂，热压，干燥得到。所制备的复合无纺布膜具有良好的柔韧性。复合无纺布膜具有良好的离子电导率和抗热收缩性，能经受大电流放电，又提高电池的安全性能。由于制备过程不使用含氟胶黏剂，纳米粒子或纳米纤维通过化学键与基体膜连接，同时纳米粒子之间或纳米纤维之间也通过化学键粘结在一起，在充放电循环中不会脱落，涂层的稳定性得到增强，电池的循环性能得到了提高。本专利所制备的柔性复合无纺布膜作为锂离子电池的膜组件。

主权项

1.一种锂离子电池用高性能柔性复合无纺布膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将含有无机纳米粒子或纳米纤维及致孔剂的功能性涂覆液按一定的涂布方式涂覆在带有活性官能团的基体膜上，然后进行热固化或光固化；将得到的复合膜在溶剂中浸泡以除去致孔剂，然后进行热压和干燥，得到锂离子电池用高性能柔性复合无纺布膜；所述的含有无机纳米粒子或纳米纤维及致孔剂的功能性涂覆液，由以下步骤制备得到：（1）将5～20质量份前体化合物I、5～30质量份的前体化合物II、40～50质量份的致孔剂和0.02～0.4质量份的催化剂混合，25～180℃下反应0.5～20h，得到含有紫外可固化官能团或热固化官能团的低聚体溶胶；（2）然后向步骤（1）所得的含有紫外可固化官能团或热固化官能团的低聚体溶胶中加入在溶剂中分散好的10～80质量份无机纳米粒子或纳米纤维，或经过改性后的无机纳米粒子或纳米纤维，然后继续在25～180℃下反应0.5～48h，随后冷却至室温，加入引发剂或热固化剂，混匀，制得功能性浆液；步骤（1）所述的前体化合物I，具有如式I所示的结构：在式I中，X为C、Si、Al或Ti中的一种；当X为Si时，前体化合物I为硅酸酯或硅烷偶联剂类化合物中的一种；当X为Al时，前体化合物I为铝氧烷类化合物；当X为Ti时，前体化合物I为钛酸酯或钛酸酯偶联剂中的一种；R¹为甲基、乙基、丙基、乙烯基、烯丙基、苯基或取代苯基中的一种；R²为卤原子、甲基、乙基、丙基、乙烯基、烯丙基、苯基或取代苯基中的一种；R¹和R²可以相同也可以不相同；Y是亚甲基、多亚甲基、多氧亚甲基、多硫亚甲基或者是具有式III所示结构的重复单元中的一种：在式III中，Z是氧原子、硫原子、亚甲基、多亚甲基、多氧亚甲基、多硫亚甲基、氨基、取代氨基或酰胺基中的一种；R³、R⁴是卤原子、甲基、乙基、丙基、苯基或取代苯基中的一种，R³和R⁴可以相同也可以不同；G为甲基、乙基、丙基、乙烯基、烯丙基、乙炔基、丙炔基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、异氰酸酯基、异硫氰酸酯基、环氧基、缩水甘油醚基、环氧环己基、羟基、氨基、巯基或者是具有式I中虚线框部分所示的结构片段中的一种；m、n、q为0～4之间的自然数，并且m、n与q的数量关系要满足（m+n+q）等于3或4；p为0～1000间的自然数；步骤（1）所述的前体化合物II，具有如式II所示的结构：在式II中，X为C、Si、Al或Ti中的一种；R⁶、R⁷为氢、卤原子、甲基、乙基、丙基、乙烯基、烯丙基、苯基、取代苯基、羟基、羧基、氨基、环氧基、巯基、异氰酸酯基、异硫氰酸酯基、缩水甘油醚基或环氧环己基中的一种，R⁶与R⁷可以相同，也可以不同；t是1～1000之间的自然数。