[發明專利]一種電化學電源隔膜及其制備方法、電化學電池或電容器

無效

• 申請號: 201210583792.0
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103904270A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 周明杰;鐘玲瓏;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;深圳市海洋王照明工程有限公司
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01G11/52
• 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

本發明涉及電池技術領域，尤其涉及一種電化學電源隔膜及其制備方法、電化學電池或電容器。

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，然而，伴隨而來的問題也越來越嚴重，包括石油等不可再生能源的消耗不斷加速，汽車尾氣的排放給環境造成的影響不斷擴大。目前，為了解決這些問題，人們提出發展電動汽車，以期取代傳統汽車。電動汽車技術的關鍵在于能否研發出能量密度、功率密度大、循環壽命長、安全可靠的動力電池，而決定動力電池使用性能及安全性的關鍵之一在于電池隔膜。

電池隔膜是位于電池正極和負極之間的一層隔膜材料，用于防止電池的自我放電和兩極短路等問題，同時，隔膜的性能決定電池的界面結構、電解質的保持性和電池的內阻等，進而影響電池的容量、循環性能、充放電電流密度等特性。目前，電池隔膜普遍采用多孔聚烯烴隔膜，如聚乙烯隔膜（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）、無紡布隔膜（PET隔膜）等，還出現了為提高耐熱性能而利用無機氧化物改性的多孔聚烯烴隔膜。多孔聚烯烴隔膜作為一種具有納米級微孔的高分子功能材料，具有強度高、耐腐蝕性好、防水、無毒及良好的高溫自閉性能，可以有效保證電池的安全性。然而，多孔聚烯烴隔膜對電解質的潤濕性能差，耐熱溫度依然偏低，無法滿足對電池應用性能及安全性能的更高要求。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺陷，提供一種電化學電源隔膜及其制備方法。所述電化學電源隔膜是對鎳網進行氧化鋁包覆后得到的高熔點的電化學電源隔膜，其孔徑適合、耐熱性能好，安全性高，可用作鋰離子電池、超級電容器等電化學電源的隔膜，可以有效提高電化學電源的安全性。本發明還相應提供了一種電化學電池或電容器。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

第一方面，本發明提供一種電化學電源隔膜的制備方法，包括以下步驟：

（1）配制質量分數為10%~60%的氯化鋁溶液，將鎳網浸入所述氯化鋁溶液中0.5h~3h后取出，在氨氣氣氛中放置1~2h，得到表面附著有氫氧化鋁的鎳網；

（2）將表面附著有氫氧化鋁的鎳網用水沖洗后干燥，然后置于高溫爐中，升溫至1000~1080℃恒溫處理6~12h，降溫至常溫后，得到電化學電源隔膜，所述電化學電源隔膜為包覆有氧化鋁的鎳網。

步驟（1）中，優選地，所述氯化鋁溶液的溶劑為水、乙醇或其任意組合。

優選地，所述氯化鋁溶液的質量分數為30%~50%。所述溶液的配置過程是在常溫下進行。

優選地，所述鎳網的厚度為10~40μm，孔徑為1~10μm。

優選地，所述鎳網浸入所述氯化鋁溶液中的時間為1h~3h。

優選地，所述的氨氣氣氛為流動或靜止的氨氣氣氛。

所述在氨氣氣氛中放置的時間是指能夠使鎳網上攜帶的氯化鋁與氨氣完全發生反應，生成氫氧化鋁所需的時間。

步驟（2）中，所述沖洗的目的是除去放置過程中，氯化鋁與氨氣發生反應生成的氯化銨，沖洗至沖洗后的水的pH值為7左右即可。優選地，所述沖洗的次數為1~10次。

優選地，所述水為去離子水。

優選地，所述干燥的溫度為50~90℃，時間為24～48h。更優選地，所述干燥的溫度60~80℃。

優選地，所述干燥是在大氣或真空條件下進行。

優選地，所述升溫的速率為1~5℃/min。更優選地，所述升溫的速率為1~2℃/min。

優選地，所述升溫后的溫度為1050~1080℃。優選地，所述恒溫處理的時間為8~12h。

第二方面，本發明提供了一種電化學電源隔膜，所述電化學電源隔膜包括隔膜基體和包覆在所述隔膜基體上的氧化鋁，所述隔膜基體為鎳網，所述電化學電源隔膜由第一方面所述制備方法制得，孔隙率為40~50%，平均孔徑為0.4~0.5μm。

第三方面，本發明提供一種電化學電池或電容器，該電化學電池或電容器的隔膜采用第一方面所述的電化學電源隔膜。

本發明提供一種電化學電源隔膜及其制備方法、電化學電池或電容器，具有以下有益效果：

（1）本發明提供一種新型的電化學電源隔膜，該隔膜以高熔點的鎳網為基體，以氯化鋁與氨反應生成的氫氧化鋁分解后得到的高熔點氧化鋁為包覆層，使隔膜耐熱性提高，不會因為熔化而破裂，同時鎳網包覆氧化鋁后氣孔縮小，從而適用于鋰離子電池、超級電容器等電化學電源，可提高電化學電源的安全性。