[發明專利]一種電池隔膜及其制備方法與電化學電容器

在審

• 申請號: 201210415431.5
• 申請日: 2012-10-26
• 公開（公告）號: CN103779523A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 周明杰;王要兵;袁新生;鐘輝
• 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;深圳市海洋王照明工程有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01G9/02
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

技術領域

本發明涉及鋰離子電池隔膜材料領域，尤其是一種表面帶有氧化鋇的電池隔膜及其制備方法與電化學電容器。

背景技術

電池隔膜是電池正極和負極之間一層隔膜材料，用于防止電池的自我放電和兩極短路等問題，根據其材質不同，電池隔膜主要分為：聚乙烯隔膜（PE隔膜）、聚丙烯隔膜（PP隔膜）、聚乙烯聚丙烯復合隔膜（PP/PE/PP隔膜），以及無紡布隔膜（PET隔膜）。近年來，隨著人們對電池安全性能要求的提高，又出現了表面帶有氧化物涂層的電池隔膜，這類電池隔膜以聚合物隔膜為基體，通過在其上涂覆氧化物，從而提高了電池隔膜的耐熱性與穩定性，保證了電池的安全。

電化學電容器是一種介于電容器和電池之間的新型儲能器件。與傳統的電容器相比，電化學電容器具有更高的比容量。與電池相比，具有充電效率高，循環使用壽命長，無記憶效應和基本免維護等優點。因而在通訊，電子，交通，航空航天等各個領域都具有很大的潛在應用價值。

在電化學電容器中，電容器內物質的介電常數直接影響了電容器的容量，因而隔膜的介電常數與耐熱性能一并被視為影響電化學電容器質量的重要參數。雖然現有技術中，為了提高隔膜的耐熱性而出現了表面帶有氧化物涂層的電池隔膜，但這類電池隔膜一般使用氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅作為涂層，隔膜的耐熱性雖然有所提高，但其介電常數較低，顯然不符合電化學電容器的發展趨勢。因此非常有必要開發一種既有較高耐熱性，又具有較大介電常數的隔膜，以提高電化學電容器的安全性能與電容量。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術缺陷，提供一種既有較高耐熱性，又具有較大介電常數的電池隔膜，同時提供該電池隔膜的制備方法及其在電化學電容器中的應用。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

第一方面，本發明提供了一種電池隔膜，包括隔膜基體與氧化物涂層，所述氧化物涂層的材質包括氧化鋇和粘結劑。

優選地，所述隔膜基體為聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、聚乙烯聚丙烯復合隔膜、或無紡布隔膜。

優選地，所述粘結劑為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯和丁苯橡膠中的一種。

本發明的電池隔膜上帶有氧化鋇層，不僅增加了電池隔膜的耐熱性，保證了電池的安全，同時還提高了電池隔膜的介電常數，可應用在電化學電容器中提高電化學電容器的容量。

第二方面，本發明提供了一種電池隔膜的制備方法，包括以下步驟：

（1）提供清潔干燥的隔膜基體；

（2）將氧化鋇粉末研磨后按氧化鋇與粘結劑的質量比為4～99：1的比例加入粘結劑，充分研磨均勻后得到氧化鋇/粘結劑復合物；

（3）將氧化鋇/粘結劑復合物涂覆到隔膜基體上形成2～10μm的涂層，干燥至恒重后再放入對輥機中以20～40Mpa的壓力進行壓制，得到表面涂覆有氧化鋇的電池隔膜。

優選地，步驟（1）所述清潔的操作為：將隔膜基體依次用乙醇，丙酮，去離子水各超聲處理10～30分鐘，以除去隔膜基體上的油污。

優選地，步驟（1）所述干燥為在真空干燥箱中以60～80℃干燥1～2小時。

優選地，步驟（1）所述隔膜基體為聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、聚乙烯聚丙烯復合隔膜、或無紡布隔膜。

優選地，步驟（2）所述的氧化鋇是由鋇鹽在高溫煅燒分解而制得的，所述鋇鹽為Ba（NO₃）₂或Ba(OH)₂。

優選地，所述粘結劑為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯和丁苯橡膠中的一種。

優選地，步驟（2）中加入粘結劑的同時還加入了稀釋劑，所述稀釋劑為N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺或去離子水。稀釋劑可以暫時性地降低粘結劑的粘度，使粘結劑與氧化鋇粉末混合得更加均勻，進而使得粘結劑均勻地附著在氧化鋇上，在干燥的過程中稀釋劑揮發，粘結劑恢復原先的粘度，從而將氧化鋇與隔膜基體緊緊粘結。

優選地，步驟（3）所述干燥為放入真空干燥箱中以80～100℃進行干燥。

優選地，所述表面涂覆有氧化鋇的電池隔膜，氧化鋇的粒徑為20～120nm。

本發明在隔膜基體上涂覆了氧化鋇涂層，使用粘結劑將氧化鋇粉末牢牢地粘結在隔膜基體上，制備了氧化鋇涂層剝離強度高、耐熱性好且介電常數大的電池隔膜，制備工藝簡單，成本低，適合大規模的工業化生產。

第三方面，本發明還提供了一種電化學電容器，包括正極、隔膜與負極，所述隔膜是由上述制備方法制得的。

本發明將涂覆有氧化鋇層的電池隔膜應用在電化學電容器中，增加了電化學電容器正負極之間的介電常數，提高了電化學電容器的電容量。