[發(fā)明專利]一種高性能鋰離子電池聚合物復(fù)合隔膜的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110333021.1
• 申請(qǐng)日: 2011-10-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102386357A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李小平;郭峰;劉月學(xué)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司;杭州南都電池有限公司;杭州南都能源科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M2/16
• 分類(lèi)號(hào): H01M2/16;C08J7/04;C08L23/06;C08L23/12
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高性能鋰離子電池聚合物復(fù)合隔膜的制備方法。

背景技術(shù)

隔膜是二次鋰離子電池的重要組成部分，它置于正負(fù)極之間，起到使兩電極盡量靠近又可避免正負(fù)極活性物質(zhì)接觸短路的作用。隔膜性能優(yōu)劣影響著電池的內(nèi)阻、充放電電流密度、循環(huán)性能、安全性能等。由于聚乙烯、聚丙烯微孔膜具有較高的孔隙率、較低的電阻、較高的抗撕裂強(qiáng)度、較好的抗酸堿能力、良好的彈性及對(duì)非質(zhì)子溶劑的保持性能，故鋰離子電池研究開(kāi)發(fā)初期便采用它作為其隔膜材料。至今，商品化鋰離子電池的隔膜材料主要仍采用聚乙烯、聚丙烯的單層微孔膜或多層復(fù)合微孔膜。但是，由于聚乙烯、聚丙烯材料本身的結(jié)晶度高且極性小，所以由聚乙烯、聚丙烯制成的隔膜存在著對(duì)電解質(zhì)親和性差，不利于電解液的溶脹，僅靠微孔內(nèi)部包埋的電解質(zhì)導(dǎo)電。而且聚丙烯屬難粘材料，不利于正、負(fù)極間的粘合，隔膜與電極間界面結(jié)合不緊密，從而影響電池的能量密度和安全性能。并且聚烯烴微孔膜耐高溫性能普遍較差，難以保證電池的安全。

為了解決聚烯烴隔膜存在的問(wèn)題，提升鋰離子電池的綜合性能，對(duì)聚乙烯、聚丙烯微孔膜表面接枝親水性單體的改進(jìn)隔膜或?qū)o(wú)紡布、聚乙烯或聚丙烯微孔膜基體進(jìn)行浸涂聚合物涂層的復(fù)合隔膜應(yīng)運(yùn)而生。

盡管這些制成或改進(jìn)的隔膜性能良好，一定程度上提高了隔膜的安全性和機(jī)械加工性能，但避免不了隔膜的孔隙被改性物或處理物占據(jù)而導(dǎo)致隔膜內(nèi)阻偏大、導(dǎo)電率低，制成的電池不能大功率放電、荷電保持能力較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述傳統(tǒng)復(fù)合隔膜存在的問(wèn)題，提供一種既可提高隔膜的安全性和機(jī)械加工性，又不影響其孔隙率且適合大電流放電的鋰離子電池聚合物隔膜制備方法。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：它以聚乙烯或聚丙烯微孔隔膜為基體，經(jīng)過(guò)前處理，使其中的微孔被填充物質(zhì)暫時(shí)占據(jù)，然后在隔膜處理液中浸涂，使微孔隔膜表面形成聚合物復(fù)合涂層，之后浸漬在隔膜后處理液中，使微孔中的填充物質(zhì)溶解或揮發(fā)，同時(shí)萃取表面形成有復(fù)合涂層的微孔隔膜中的增塑劑，烘干后制得鋰離子電池聚合物復(fù)合隔膜。

在采用上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可采用以下進(jìn)一步的技術(shù)方案：

所述聚合物復(fù)合涂層是間歇或連續(xù)方式浸涂于含粘結(jié)聚合物、電絕緣納米氧化物、增塑劑和溶劑的隔膜處理液中形成的。

對(duì)所述表面形成有復(fù)合涂層的微孔隔膜采用一步或多步浸入隔膜后處理液中，萃取其中的增塑劑，并使微孔中的填充物質(zhì)溶解或揮發(fā)。

所述填充物質(zhì)是液相分散的固態(tài)納米物質(zhì)。

所述填充物質(zhì)可以是非極性或弱極性的氣態(tài)物質(zhì)、液態(tài)物質(zhì)。

所述粘結(jié)聚合物選自聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯腈（PAN）、聚芳酯（PAR）、聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯（PEO）、聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚乙二醇甲基丙烯酸酯（PEGMA）中的一種或幾種。

所述電絕緣納米氧化物選自硅、鎂、鋯、鋁、鈦、鈰氧化物中的一種或幾種。優(yōu)選的納米氧化物粒徑分布范圍為20～200nm。

所述增塑劑選自鄰苯二甲酸二辛酯(DOP）、鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）、環(huán)丁砜（SFL）、丙三醇、碳酸丙烯酯（PC）中的一種或幾種。

所述溶劑選自乙酸乙酯、四氫呋喃、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基砜、N-甲基吡咯烷酮中的一種或幾種。

所述隔膜后處理液選自甲醇、乙醇、苯、乙醚中的一種或幾種。

所述的液相分散的固態(tài)納米物質(zhì)選自為納米氧化鋁、納米氧化鋅、納米氫氧化鎂、納米氧化鎂中的一種或幾種，粒徑分布范圍為20～200nm。

所述的非極性或弱極性的氣態(tài)物質(zhì)選自SO₂、CO₂、乙烯、乙炔中的一種或幾種。

所述的液態(tài)物質(zhì)為不溶解粘結(jié)聚合物的液態(tài)物質(zhì)，所述液態(tài)物質(zhì)選自甲醇、乙醇、異丙醇、苯、乙二醇、蒸餾水中的一種或幾種。

所述聚乙烯或聚丙烯微孔隔膜的厚度為10-25微米，所制得的聚合物復(fù)合隔膜的表面涂層厚2-10μm，孔隙率為45-80%，吸液率為160-300%，熔斷溫度不低于160℃。

由于采用本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明能制得具有高熔斷溫度、高孔隙率、高電導(dǎo)率的鋰離子電池聚合物復(fù)合隔膜。在電解液存在環(huán)境下，此隔膜與正負(fù)極片緊密地粘合在一起，電池具有優(yōu)良的電性能和安全性能。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所提供的聚合物復(fù)合隔膜的制備工藝流程圖。

具體實(shí)施方式