(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 202211478868.3 (22)申请日 2022.11.24 (71)申请人 合肥长阳新能源科技有限公司 地址 230000 安徽省合肥市新站区物流支 路新站工业园E区15 栋1004 (72)发明人 田慧婷　王绪　张文浩　李健权　 范建国　 (74)专利代理 机构 合肥广源知识产权代理事务 所(普通合伙) 3412 9 专利代理师 徐国法 (51)Int.Cl. H01M 50/457(2021.01) H01M 50/443(2021.01) H01M 50/403(2021.01) H01M 50/489(2021.01)H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种高安全性锂离子电池复合隔膜及其应 用 (57)摘要 本发明公开了一种高安全性锂离子电池复 合隔膜及其应用， 本发明属于多层复合隔膜技术 领域， 本发 明以具有热塑性的聚合物作为外壳和 以水作为内核发泡剂， 在电池温度异常升高时， 一方面微球外层的热敏性聚合物熔化， 聚合物熔 化并进入到隔膜基体的微孔中， 隔膜闭孔， 切断 锂离子通道， 另一方面内核的水可以吸收热量进 一步发生气化， 使得微球粒子发生膨胀。 双重切 断锂离子通道的作用， 降低了隔膜的闭孔温度， 避免了基膜聚合物还没来得及响应， 未能大面积 闭孔的情况下， 电池就已经发生热 失控现象 的发 生， 提高电芯的安全性能。 权利要求书1页 说明书8页 CN 115548583 A 2022.12.30 CN 115548583 A 1.一种高安全性锂离子电池 复合隔膜， 包括基膜和涂覆在所述隔膜一面或两面的杂化 涂层， 其特征在于： 所述杂化涂层由具有阻燃性和热膨胀性的微球粒子、 润湿剂和分散剂组 成： 所述微球粒子由具有 热敏性的热塑性聚酯 外壳、 中间层以及位于内核的发泡剂组成； 所 述热塑性聚酯 外壳由含磷丙烯酸酯单体与丙烯酸酯单体共聚而成； 所述中间层由多官能度 丙烯酸酯单体和丙烯腈共聚而成； 所述内核的发泡剂为水； 所述复合隔膜的制备方法包括 以下步骤： S1： 将去离子水、 多官 能度丙烯酸酯单体、 丙烯腈单体、 乳化剂、 引发剂混合均匀后， 在0 ℃以下进行高速 乳化， 得到W/O相分散液； S2： 将上述W/O相分散液缓慢升温到40 ‑50℃， 持续搅拌聚合20 ‑25h后得到中间层和内 核， 停止反应后降至室温； S3： 在上述S2聚合的体系中继续缓慢滴加含磷丙烯酸酯单体、 丙烯酸酯单体及引发剂， 持续搅拌在45 ‑50℃进行聚合2 2‑25h， 得到W/O型聚合物； S4： 将S3制备得到的W/O型 聚合物与去离子水在0℃以下进行混合 高速乳化， 得到W/O/W 乳液； S5： 将S4制备 得到的W/O/W乳液 过滤干燥、 抽滤、 洗涤后， 得到三层微球粒子； S6： 将S5所述微球粒子与分散剂、 润湿剂、 水分散均匀后得到浆料， 将其涂覆到基膜上 于40‑50℃烘干得到复合隔膜。 2.如权利要求1所述的高安全性锂离子电池 复合隔膜， 其特征在于， 所述杂化涂层中微 球粒子、 润湿剂与 分散剂的质量比为： 85 ‑90∶5‑7∶3‑10； 所述分散剂为聚丙烯酸铵盐类； 所 述润湿剂为聚醚有机 硅类。 3.如权利要求1所述的高安全性锂离子电池 复合隔膜， 其特征在于， 所述微球粒子的平 均粒径在0.4 μm ‑2 μm， 热膨胀温度在85 ‑90℃； 所述热塑性聚酯外壳玻璃化转变温度为80 ‑90 ℃。 4.如权利要求1所述的高安全性锂离子电池复合隔膜， 其特征在于， 步骤S1中， 中间层 所述多官能度丙烯酸酯单体与丙烯腈单体的质量比为5 ‑15∶85‑95， 其中， 多官能度丙烯酸 酯单体为季戊四醇三丙烯酸酯、 3 （丙氧基） 三羟甲基丙烷三丙烯 酸酯、 三羟甲基丙烷三丙烯 酸酯中的一种或两种； 引发剂为偶氮二异丁腈， 其质量比为基于多官能度丙烯酸酯单体和 丙烯腈单体总质量的0.5 ‑1.5%； 步骤S1中， W/O相中油相与水相的质量比为6 5‑85∶ 15‑35。 5.如权利要求1所述的高安全性锂离子电池复合隔膜， 其特征在于， 步骤S3中， 外层所 述含磷丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸单磷酸酯、 甲基丙烯酸二磷酸酯 中的一种或者两种； 所 述丙烯酸酯单体由软 单体和硬单体组成。 6.如权利要求5所述的高安全性锂离子电池 复合隔膜， 其特征在于， 软单体为甲基丙烯 酸缩水甘油酯， 硬单体为甲基丙烯酸甲酯、 苯乙烯中的一种或者两种， 其中软硬单体的质量 比为5‑15∶85‑95， 硬单体与含 磷丙烯酸酯单体的质量比为1∶ 0.6 ‑1。 7.如权利 要求1所述的高安全性锂离子电池复合隔膜， 其特征在于， 步骤S4中制备W/O/ W乳液时， 去离 子水与聚合物的质量比为75 ‑80∶20‑25， 乳化时转速为5 00‑600 rpm。 8.如权利要求1所述的高安全性锂离子电池 复合隔膜， 其特征在于， 所述微球粒子的外 壳： 中间层： 内核的质量比为∶2 ‑3∶ 4‑6∶ 1‑4。 9.如权利要求1~8之一所述高安全性锂离 子电池复合隔膜在锂离 子电池中的应用。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115548583 A 2一种高安全性锂离 子电池复合隔膜及其应用 技术领域 [0001]本发明属于多层复合隔膜技术领域， 具体涉及一种高安全性锂离子电池复合隔膜 及其应用。 背景技术 [0002]现有的产业化隔膜主要以聚烯烃类隔膜为主， 仅能实现对电池隔膜的基本需求， 难以满足新一代高能量密度、 高安全性、 能快速充放电电池的技术要求。 随着电池容量的新 增， 电池体积也在新增， 其散热性能变差， 出事故的可能性将大幅增加。 提高锂离子电池芯 的安全性能， 对大容 量电池尤为重要。 [0003]隔膜的用途是在隔离电池正负极的同时， 允许锂离子的通过。 从本质上来说， 锂离 子电池安全问题与热失控有关。 当温度升高时， 隔膜收缩变形使得电池正负极直接接触短 路， 造成内部温度迅速上升， 最终导 致电池热失控的发生。 [0004]现有的主要技术方案是在隔膜表面涂覆陶瓷涂层或者热敏性涂层， 用以提高隔膜 性能。 2016年7月20日公开的中国专利CN105789539A中陶瓷涂层虽然在一定程度上提高隔 膜的耐热性能但未从根本上解决电芯的安全性。 在隔膜基体涂布至少一个表面上的热敏感 涂层 （如2022年5月3日公开的中国专利CN  109148789  B隔膜及其制备方法以及使用隔膜的 锂离子电池） ， 其包含有热膨胀微球， 采用低沸点烷烃或有机溶剂作为发泡剂， 而这些有机 溶剂易挥发、 易燃、 易爆， 在短路后更容易引起电池起火、 爆 炸事故。 本领域技术人员亟待开 发出一种高安全性锂离 子电池复合隔膜及其应用以满足现有的应用市场和性能需求。 发明内容 [0005]有鉴于此， 本发明提供一种高安全性锂离 子电池复合隔膜及其应用。 [0006]为了解决现有的复合隔膜难以满 足电池安全性能的技术问题， 本发明提供了一种 锂离子电池复合隔膜及其应用。 该复合隔膜采用具有阻燃性和热膨胀性的三层结构微球粒 子作为涂层材 料的主剂， 能使复合隔膜兼具较好的热 稳定性和安全性。 [0007]本发明的具体技 术方案为： 第一， 本发明提供了一种锂离子电池复合隔膜， 包括基膜和涂覆于所述隔膜一面 或两面的涂层； 所述涂层由三层结构的微球粒子构成； 所述微球粒子由热塑性聚酯外壳、 中 间层以及位于内核的发泡剂组成； 所述热塑性聚酯 外壳是由含磷丙烯酸酯单体与丙烯酸酯 单体共聚而成； 所述中间层由多官能度丙烯酸酯单体和丙烯腈共聚而成； 所述发泡剂为无 污染且具有阻燃性的水； 所述复合隔膜的制备 方法包括以下步骤： S1： 将去离子水、 多官能度丙烯酸酯单体、 丙烯腈单体、 乳化剂、 引发剂混合均匀 后， 在0℃以下进行高速 乳化， 得到W/O相分散液； 步骤S1中， W/O相中油相与水相的质量比为 （65 ‑85） ： （15‑35） ， 利用一步乳化法强 力搅拌， 将少量的水包裹在油相中， 形成W/O 分散液； S2： 将上述W/O相分散液缓慢升温到40 ‑50℃， 持续搅拌聚合20 ‑25h后得到中间层说　明　书 1/8 页 3 CN 115548583 A 3