[發明專利]一種高介電性電池隔膜

有效

• 申請號: 201210549339.8
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN103000849A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 張漢平;杜青;李成鋼;孫曉輝
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于膜材料領域，具體涉及一種化學電源用高介電性隔膜。

背景技術

隔膜是電池中關鍵的組件之一，其作用是將正負極隔開，防止電池內部短路。對隔膜的一般要求包括良好的機械性能，包括抗拉伸能力及良好的柔韌性，良好的界面性能，良好的離子導電性能以及對電解液的高容留性能。

通常情況下，隔膜浸沒在電解液中使用。電解液由電解質與溶劑組成。電解液的離子電導率由電解質的解離度與離子在溶劑中的遷移速率兩個因素共同決定。因此，對隔膜的較高要求是輔助提高電解液的離子電導率。

目前，常見的電池隔膜有多孔的聚乙烯膜（PE）、聚丙烯膜(PP)及其多孔的復合膜(PP/PE)，以及玻璃纖維膜、聚乙烯醇、醛化聚乙烯醇、水化纖維素膜和三醋酸纖維皂化膜等。這些膜具有機械性能好，耐腐蝕等的優點，在化學電源領域獲得了廣泛的應用。但對電解液的離子電導率沒有提高作用。

現今電動工具、電動汽車等需要大功率電源的設備，對電解液的離子導電性能要求進一步提高，對隔膜的要求也相應進一步提高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：當今電池技術的發展，對電解液的離子導電性能以及電池隔膜的要求進一步提高，而現有技術中的隔膜雖然具有機械性能好，耐腐蝕等的優點，但對電解液的離子電導率沒有提高作用。

為解決這一技術問題，本發明采用的技術方案是：

本發明提供了一種高介電性電池隔膜，該電池隔膜具有3層結構，內層為高介電常數物質層，上下表層為柔性膜，層與層之間通過粘結、壓延方式結合在一起，其結構如圖1所示，

其中，內層高介電常數物質選自鈦酸鋇，鈦酸鍶,鈦酸鍶鋇，鈦酸銅鈣，鈮鐵酸鉛,鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛或酞菁酮中的一種或多種混合物，

作為優選：高介電常數物質可以顆粒的狀態存在，顆粒的粒度范圍在1納米至100微米之間，

作為優選：高介電常數物質以多孔結構薄膜形態存在，其中，高介電常數物質在膜中的質量含量在85％以上，膜經粘接、壓延的方法形成；

隔膜的上下表層柔性膜可以具有多孔結構，選自玻璃纖維膜、聚乙烯醇膜、醛化聚乙烯醇膜、水化纖維素膜、三醋酸纖維皂化膜，以及丙烯、乙烯、偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯的共聚、均聚或齊聚物膜中的一種或多種成份，

上下表層柔性膜也可以不具有多孔結構，柔性膜為甲基丙烯酸酯、丙烯腈、氯乙烯、氯丙烯或氧化乙烯在有機溶劑中形成的凝膠保護層，

作為優選：有機溶劑選自苯、甲苯、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲乙基甲酰胺、甲乙基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、丙酮、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、r-丁內酯或碳酸甲乙酯；

上下表層的柔性膜也可以不具有多孔結構，柔性膜為聚乙烯醇、羧甲基纖維素、改性淀粉或合成聚合物類，如聚丙烯酸鹽系、聚乙烯醇系、聚氧乙烯系在水中形成的凝膠保護層，

本發明的高介電性電池隔膜，上下表層所使用的材質可以相同，也可以不同，

本發明的有益效果是：復合膜具有夾層結構，一方面，內層膜提供高介電性，有效提高離子解離作用，從而提高電解液的離子電導率；另一方面，通過構筑一層無機隔離帶，增強電池容量保持率，從而提升電池隔膜的綜合性能。

附圖說明

圖1是高介電常數納米粒子改性鋰電池隔膜的結構示意圖，其中：

1——柔性膜；

2——高介電常數納米粒子層；

3——柔性膜。

圖2是實施例1與對比實施例1中的電池體系在不同倍率下的循環性能。

具體實施方式

實施例1

本實施例描述了第一層和第三層膜均為常規鋰電池用PP-PE多孔復合膜，第二層膜為BaTiO₃顆粒組成的隔膜，用于Li-LiMn₂O₄電池中的情況。

1)將0.90g?BaTiO₃溶于5mLN-甲基吡咯烷酮中，超聲震蕩30分鐘，使其分散均勻；

2)將分散液均勻涂覆在常規鋰電池用PP-PE基體膜上，涂覆層厚度為50μm；

3）然后再覆蓋上另一層常規鋰電池用PP-PE基體膜；

4）將其放入真空箱中80℃下烘12小時，得到夾層復合膜a。