(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211338919.2 (22)申请日 2022.10.28 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 李真　裴非　武林　张怡　黄云辉　 (74)专利代理 机构 华中科技大 学专利中心 42201 专利代理师 司宁宁 (51)Int.Cl. H01M 50/403(2021.01) H01M 50/449(2021.01) H01M 50/411(2021.01) H01M 50/494(2021.01) H01M 50/489(2021.01)H01M 10/0525(2010.01) C08G 65/06(2006.01) C08G 65/08(2006.01) C08G 65/20(2006.01) C08G 65/22(2006.01) C08G 69/14(2006.01) (54)发明名称 原位聚合的高分子材料复合锂电池隔膜及 其制备方法 (57)摘要 本发明属于锂离子电池隔膜制备相关技术 领域， 其公开了一种原位聚合的高分子材料复合 锂电池隔膜及其制备方法， 方法包括： S1： 将原位 开环聚合的单体溶解至溶剂中得到聚合物溶液； S2： 在所述聚合物溶液中加入具有路易斯酸中心 的引发剂得到初步的复合溶液； S3： 在所述初步 的复合溶液中加入塑化剂并搅拌得到最终的复 合溶液； S4： 将商业隔膜在浸润至所述最终的复 合溶液预设时间， 而后采用提拉法均匀浸渍涂覆 在商业隔膜的内部和两侧并烘干得到高分子材 料复合锂电池隔膜。 本申请将原位聚合的高分子 材料与商业隔膜进行复合， 提升了复合隔膜的均 匀度、 机械强度、 离 子电导率以及热稳定性。 权利要求书1页 说明书9页 附图4页 CN 115513603 A 2022.12.23 CN 115513603 A 1.一种原位聚合的高分子材料复合锂电池隔膜的制备方法， 其特征在于， 所述方法包 括： S1： 将原位 开环聚合的单体溶解至溶剂中得到聚合物溶 液； S2： 在所述聚合物溶 液中加入具有路易 斯酸中心的引发剂得到初步的复合溶 液； S3： 在所述初步的复合溶 液中加入塑化剂并搅拌得到最终的复合溶 液； S4： 将商业隔膜在浸润至所述最终的复合溶液预设时间， 而后采用提拉法均匀浸渍涂 覆在商业隔膜的内部和两侧并烘干得到高分子材 料复合锂电池隔膜。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述原位开环聚合的单体包括1， 3二氧戊 环、 四氢呋喃、 环氧乙烷、 环氧丙烷、 己内酰胺、 三聚甲醛、 氟代碳酸乙烯酯、 碳酸乙烯酯、 碳 酸亚乙烯酯、 二缩 水甘油醚、 聚乙二醇二缩水甘油醚、 双酚A 二缩水甘油醚、 丙三醇三缩水甘 油醚中的一种或多种组合。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述具有路易斯酸中心的引发剂包括 四氟 硼酸锂、 六氟磷酸锂、 二氟草酸硼酸锂、 二氟草酸硼酸钠、 氯化铝、 氯化铁、 三氟化硼、 五氯化 铌以及三氟甲磺酸镧中的一种或多种组合。 4.根据权利要求1或3所述的方法， 其特征在于， 步骤S2中具有路易斯酸中心的引发剂 与所述聚合物溶 液中原位 开环聚合的单体的质量比为1∶ 10～1∶ 10 0。 5.根据权利要求4所述的方法， 其特征在于， 步骤S2中溶解温度为20～50℃， 搅拌时间 为1～24h。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述塑化剂包括邻苯二甲酸二甲酯、 邻苯 二甲酸二乙酯、 邻苯二甲酸二正丁酯、 邻苯二甲酸二辛酯、 邻苯二甲酸丁苄酯、 邻苯二甲酸 二(2‑乙基)己酯、 邻 苯二甲酸二异壬酯、 聚碳酸酯、 聚乙二醇600以及二乙二醇二甲醚中的 一种或多种组合。 7.根据权利要求1或6所述的方法， 其特征在于， 步骤S3中所述最终的复合溶液中塑化 剂的质量分数为5wt％～5 0wt％。 8.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 步骤S4中浸润时间为1～10min， 复合隔膜 烘干的温度为6 0～100℃。 9.根据权利 要求1所述的方法， 其特征在于， 步骤S1中， 所述溶剂为N， N ‑二甲基甲酰胺、 N甲基吡咯烷酮、 N甲基甲酰胺、 二氯甲烷、 三氯甲烷以及丙酮中的一种或多种； 进一步优选 的， 所述原位 开环聚合的单体和溶剂的质量比为1∶ 5～1∶ 5 0。 10.一种权利要求1～9任意一项所述原位 聚合的高分子材料复合锂电池隔膜的制备方 法制备的高分子材 料复合锂电池隔膜。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115513603 A 2原位聚合的高分子材料复合锂电池 隔膜及其制备方 法 技术领域 [0001]本发明属于锂离子电池隔膜制 备相关技术领域， 更具体地， 涉及一种原位聚合的 高分子材 料复合锂电池隔膜及其制备 方法。 背景技术 [0002]随着高比能二次电池尤其是三元正极以及高电压钴酸锂正极的快速崛起， 兼具高 安全性、 多功能性、 低成本三者优势于一身的隔膜需求迫在眉睫。 作为锂离子电池四大材料 之一的隔膜， 其重要作用是使电池的正、 负极分隔开来， 防止两极接触而短路， 是支撑锂离 子电池完成充放电电化学过程的关键构件。 尽管隔膜并不参与电池中的电化学反应， 但是 其关键参数决定了电池的界面结构、 内阻等， 影响电池的容量、 循环以及安全性能等特性， 性能优异的隔膜对提高锂离 子电池的综合 性能具有紧要的用途。 [0003]根据微孔成孔机理， 隔膜可分为干法和湿法两类， 其中， 干法是将聚丙烯(PP)熔融 制成均匀熔体， 在拉伸应力下， 挤出、 吹膜制成结晶性聚合物薄膜， 经过结晶化处理、 退火后 得到高度取向的多层结构， 在高温下进一步拉伸， 将结晶面进 行剥离， 进而热定型获得孔径 均一、 单轴取向的微孔薄膜。 相对而言， 干法技术比湿法技术工艺简单， 设备成本较低， 但 生 产效率也低。 [0004]锂电池隔膜生产工艺复杂、 技术壁垒高。 高性能锂电池需要隔膜具有厚度均匀性 以及优良的力学性能(包括拉伸强度和抗穿刺强度)、 透气性能、 理化性能(包括润湿性、 化 学稳定性、 热稳定性和安全性)。 隔膜的优异与否直接影响锂电池的容量、 循环能力以及安 全性能等特性。 锂离子电池干法隔膜本身具有微孔结构， 孔径大小及其分布的均一性直接 影响电池的性能。 但由于干法隔膜只进行单向拉伸， 隔膜在各个方向上 的抗拉强度存在显 著的差异， 横向强度比较差且极易撕裂， 同时， 在高温环境或者热失控条件下， 干法隔膜易 出现热收缩问题， 面临严峻的电池短路等安全性问题。 因此， 迫切需要开 发兼具优异的机械 强度和热 稳定的复合隔膜体系， 以顺应未来高能量密度安全型锂电池的蓬勃发展。 [0005]现有技术中， 有技术利用聚合物涂覆的方式来改善以上问题， 但仍有诸多限制： 1) 受限于隔膜的孔径尺寸(100～300nm)， 采用传 统的聚合物溶液涂覆的方式， 很难渗透到隔 膜孔道中， 而是堆积在 隔膜表面成膜， 增加隔膜厚度， 降低电池整体体积能量密度； 2)受限 于隔膜的制备工艺， 孔径加大区域有聚合物渗透， 而孔径小的区域残存大量空腔， 整体复合 隔膜结构不均匀， 影响锂离子的传输速度， 增加电池阻抗； 3)不均匀的膜结构导致复合隔膜 不平整卷曲， 受热情况下不同区域的热膨胀程度不同， 引起复合隔膜撕裂， 进而导致电池安 全隐患。 发明内容 [0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求， 本发明提供了一种原位聚合的高分子材料 复合锂电池隔膜及其制备方法， 将原位聚合的高分子材料与商业隔膜进行复合， 提升了复 合隔膜的均匀度、 机 械强度、 离 子电导率以及热 稳定性。说　明　书 1/9 页 3 CN 115513603 A 3