[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

有效

• 申請號: 201310032208.7
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN103972447B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 周明杰;袁新生
• 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。為提高鋰離子電池和超級電容器的安全性，就必須提高隔膜的耐熱性。

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，該隔膜以銅網作為支撐基體，在基體表面包覆有高熔點的二氧化硅，該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，包括基體和包覆在所述基體表面的包覆層，所述基體為銅網，所述包覆層的物質為二氧化硅，所述包覆層的厚度為3~8μm。

優選地，所述銅網的厚度為10~40μm。

優選地，所述電化學電源隔膜的孔隙率為40%~45%，平均孔徑為0.5~0.8μm。

第二方面，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；

將銅網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銅網；

將所述附著有正硅酸乙酯的銅網浸入質量濃度為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具有二氧化硅包覆層的銅網電化學電源隔膜。

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和乙醚中的一種或兩種。

優選地，正硅酸乙酯溶液的質量濃度為30%~50%。

將銅網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銅網。

優選地，銅網浸入正硅酸乙酯溶液中的時間為1~3小時。

優選地，所述銅網的厚度為10~40μm。

優選地，所述銅網的氣孔尺寸為1~10μm。

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銅網浸入質量濃度為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銅網電化學電源隔膜。

優選地，氨水的質量濃度為1%~5％。

優選地，銅網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銅網的表面。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銅網電化學電源隔膜。本發明用二氧化硅包覆銅網后，銅網基體在變得絕緣的同時，也控制其孔徑降到了1微米以下，從而適合于鋰離子電池和超級電容器。

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。

優選地，電化學電源隔膜的孔隙率為40%~45%，平均孔徑為0.5~0.8μm。第三方面，本發明提供了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本發明第一方面提供的所述電化學電源隔膜。

本發明對電化學電池或電容器的具體制備過程無特殊限制，采用現有常規方法即可。

本發明提供的電化學電源隔膜及其制備方法，具有如下有益效果：