[發明專利]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: 201310031880.4
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN103972445A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 周明杰;吳鳳
• 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;H01G11/52;H01G11/84
• 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

本發明涉及電化學領域，特別是涉及一種電化學電源隔膜及其制備方法。本發明還涉及一種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。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也不斷擴大。目前，人們為了解決這些問題提出發展電動汽車，以期取代傳統汽車。而其中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。而決定動力電池安全性的關鍵在于其中的隔膜，其主要的功能是隔絕正負極以防止電池自我放電及兩極短路等問題。

目前鋰離子電池普遍采用的隔膜為多孔聚烯烴隔膜。但是這種隔膜不僅對電解質的潤濕性能差，而且耐熱溫度偏低。無紡布隔膜由于其優異的耐熱性和良好的機械強度得到廣泛應用，但其具有氣孔過大以及分布不均勻的缺點。為提高鋰離子電池和超級電容器的循環性能和安全性能，有必要尋求一種綜合性能良好的電化學電源隔膜。

發明內容

為解決上述問題，本發明旨在提供一種電化學電源隔膜及其制備方法，該方法以無紡布隔膜作為基體，在基體表面包覆高熔點的二氧化硅，所得電化學電源隔膜孔徑適合、耐熱性能好，安全性高，從而可有效提高電化學電池或電容器的安全性。本發明還相應提供了一種電化學電池或電容器。

第一方面，本發明提供了一種電化學電源隔膜的制備方法，包括以下步驟：

將正硅酸乙酯溶于有機溶劑中形成質量濃度為10%~50%的正硅酸乙酯溶液；

將無紡布隔膜浸入所述正硅酸乙酯溶液中0.5~3小時，取出，干燥，得表面附著有正硅酸乙酯的無紡布隔膜；

將所述附著有正硅酸乙酯的無紡布隔膜浸入質量濃度為1%~10%的氨水中，4~12小時后取出，干燥，即得電化學電源隔膜，所述電化學電源隔膜為表面包覆有二氧化硅的無紡布隔膜。

所述正硅酸乙酯的純度優選為99%及以上，最好是99.9%以上。

優選地，所述有機溶劑為乙醇、乙醚或二者組合。

優選地，正硅酸乙酯溶液的質量濃度為30%~50%。

將無紡布隔膜浸入所述正硅酸乙酯溶液中0.5~3小時，取出，干燥，得表面附著有正硅酸乙酯的無紡布隔膜。

優選地，所述無紡布隔膜為PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）無紡布隔膜或PAN（聚丙烯腈）無紡布隔膜。

優選地，所述無紡布隔膜的厚度為10μm~50μm。更優選地，所述無紡布隔膜的厚度為10μm~30μm。

優選地，無紡布隔膜浸入正硅酸乙酯溶液中的時間為1~3小時。

優選地，所述干燥為真空干燥，干燥溫度為50℃~90℃。更優選地，所述干燥溫度為60℃~80℃。

優選地，干燥時間為12~24小時。

將所述附著有正硅酸乙酯的無紡布隔膜浸入質量濃度為1%~10%的氨水中，4~12小時后取出，干燥，即得包覆有二氧化硅的無紡布電化學電源隔膜。

優選地，氨水的質量濃度為1%~5％。

優選地，無紡布隔膜浸入氨水中的時間為6~12小時。

正硅酸乙酯在氨水中，即在堿催化條件下將發生水解，生成二氧化硅附著在無紡布的表面。反應機理：5Si(OC₂H₅）₄+12H₂O→5SiO₂+12C₂H₅OH，正硅酸乙酯在純水中水解緩慢，在堿的存在下能加速水解作用。

待正硅酸乙酯水解完全，干燥后，便得到包覆有二氧化硅的無紡布電化學電源隔膜。本發明用二氧化硅包覆無紡布隔膜后，克服了無紡布隔膜的氣孔過大以及分布不均勻的缺點，將氣孔孔徑降到了1微米以下，從而適合于鋰離子電池和超級電容器。同時用二氧化硅包覆后又使所得無紡布電化學電源隔膜具有比聚烯烴隔膜更高的破膜溫度。此外，相對聚烯烴隔膜，本發明提供的無紡布電化學電源隔膜對電解質具有更好的潤濕性和保持性能，能夠更好的滿足封裝和循環性能的要求。

優選地，所述干燥為真空干燥，干燥溫度為50℃~100℃。更優選地，所述干燥溫度為60℃~80℃。

優選地，干燥時間為12~24小時。

第二方面，本發明提供了一種由上述制備方法制備得到的電化學電源隔膜。該電化學電源隔膜的孔隙率為40%~45%，平均孔徑為0.3μm~0.6μm。