[發明專利]一種電化學電源的隔膜及其制備方法

無效

• 申請號: 201210266488.3
• 申請日: 2012-07-30
• 公開（公告）號: CN103579559A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 周明杰;袁賢陽;王要兵
• 申請（專利權）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01G9/02;B32B27/06;C08J7/04;C08L23/00;C08L23/06;C08L23/12
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛

技術領域

本發明屬于電化學電源技術領域，并涉及一種高安全性能的電化學電源的隔膜及其制備方法。

背景技術

隨著人類生產力的發展，越來越多的汽車行駛在城市、鄉村的大街小巷中。汽車的普及給人們的生活帶來了極大的便利，但伴隨而來的問題也越來越嚴重。石油等不可再生能源的消耗不斷加速、汽車尾氣的排放等給環境造成的影響均不斷擴大。目前，人們為了解決這些問題提出發展電動汽車來取代傳統汽車。這一設想能否實施的關鍵在于是否有能量密度、功率密度足夠大，循環壽命足夠長、安全可靠的動力電池取代內燃機。其中，動力電池的安全性是重中之重。

對于電化學電源(例如鋰離子電池和超級電容器)而言，典型的安全隱患就是因為過充、過放或短路導致電源內部的溫度急劇升高從而造成燃燒或者爆炸。目前電化學電源普遍采用的隔膜為多孔聚烯烴膜。由于其是聚合物，導熱性很差，因而不具備快速散熱性能。同時，這種聚烯烴膜的耐熱溫度較低，當達到耐熱溫度時，這種隔膜會發生收縮甚至破裂。一旦隔膜破裂，電化學電源的正負極之間就會發生短路，從而導致電源發生燃燒甚至爆炸。另一方面，由于現有的電化學電源的內部材料不具備阻燃性能，即使隔膜未受破壞，過充或過放仍可能導致發生燃燒或者爆炸，整體安全性能低。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術中電化學電源的隔膜的耐熱溫度較低及電池內部材料不具備阻燃性能而導致電化學電源安全性能低的缺陷，提供一種耐熱溫度提高、具有阻燃效果且因此顯著增強電化學電源安全性能的電化學電源的隔膜及其制備方法。

本發明要解決的技術問題通過以下技術方案得以實現：提供一種電化學電源的隔膜，包括由聚烯烴形成的隔膜基體，其中，所述隔膜基體表面涂覆有含無機粉體的阻燃層；所述無機粉體是勃姆石和氫氧化鋁的至少一種。

在上述電化學電源的隔膜中，所述無機粉體的粒徑大小為3-1000nm。

在上述電化學電源的隔膜中，所述阻燃層的厚度為5-10μm。

在上述電化學電源的隔膜中，所述由聚烯烴形成的隔膜基體是聚乙烯隔膜基體、聚丙烯隔膜基體、聚乙烯-聚丙烯雙層隔膜基體或聚乙烯-聚丙烯-聚乙烯三層隔膜基體。

根據本發明的另一方面，提供一種電化學電源的隔膜的制備方法，其中，所述方法包括以下步驟：

S1、向含有機黏結劑的有機溶液中添加具有阻燃作用的無機粉體，攪拌均勻后制得涂覆用懸浮液；

S2、將步驟S1中制得的涂覆用懸浮液均勻涂覆于由聚烯烴形成的隔膜基體兩側；以及

S3、對步驟S2中經涂覆過的所述隔膜基體進行烘干處理，在所述隔膜基體表面形成含所述無機粉體的阻燃層，制得所述電化學電源的隔膜。

在上述電化學電源的隔膜的制備方法中，所述步驟S1具體包括以下步驟：

S11、將所述有機黏結劑溶解于有機溶劑中，攪拌均勻制得所述有機溶液；以及

S12、向所述步驟S11制得的有機溶液中添加所述無機粉體，攪拌均勻后制得涂覆用懸浮液。

在上述電化學電源的隔膜的制備方法中，所述有機黏結劑為以下化學物質的至少一種：聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、改性丁苯橡膠(改性SBR)、氟化橡膠和聚氨酯；所述有機溶劑為以下化學物質的至少一種：二氯甲烷、丙酮、氯仿、二甲基甲酰胺、四氫呋喃、N-甲基吡咯烷酮和環己烷。

在上述電化學電源的隔膜的制備方法中，所述有機黏結劑與所述有機溶劑的質量比為1∶50-1∶10。

在上述電化學電源的隔膜的制備方法中，所述無機粉體是勃姆石和氫氧化鋁的至少一種，所述無機粉體的粒徑大小為3-1000nm。

在上述電化學電源的隔膜的制備方法中，所述無機粉體與所述涂覆用懸浮液的質量比為1∶20-3∶5。

在上述電化學電源的隔膜的制備方法中，所述由聚烯烴形成的隔膜基體是聚乙烯隔膜基體、聚丙烯隔膜基體、聚乙烯-聚丙烯雙層隔膜基體或聚乙烯-聚丙烯-聚乙烯三層隔膜基體。

在上述電化學電源的隔膜的制備方法中，在所述步驟S2中，所述涂覆的方式為以下方式的一種或多種：浸漬涂覆、刮刀涂覆、刮棒涂覆和噴涂。

在上述電化學電源的隔膜的制備方法中，在所述步驟S3中，所述烘干處理指在40～130℃的溫度下，將經涂覆過的所述隔膜基體置于由氫氣、氮氣和惰性氣體的一種或多種組成的干燥氣體中、或者將經涂覆過的所述隔膜基體置于干燥空氣或真空中進行烘干