[發明專利]一種具有聚偏氟乙烯微孔隔膜的鋰離子電池

無效

• 申請號: 201310315582.8
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN103396580A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 吳浩
• 申請（專利權）人: 北京化工大學常州先進材料研究院
• 主分類號: C08J9/12
• 分類號: C08J9/12;C08J9/14;C08J5/18;C08L27/16;H01M10/0525;H01M2/16
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技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池，尤其是一種具有聚偏氟乙烯微孔隔膜的鋰離子電池。?

背景技術

鋰離子電池以其能量密度高、循環壽命長和電壓高等優異的電性能而獲得了迅速的發展。目前已經廣泛應用于手機、便攜式電腦、照相機、攝像機等電子產品領域。鋰離子電池又分為液態鋰離子電池和固態鋰離子電池，固態鋰離子電池一般稱作聚合物鋰離子電池或塑料鋰離子電池，其工作原理與液態鋰離子電池相同，不同的是聚合物鋰離子電池的電解質不是游離電解質，而是凝膠電解質或者固體電解質。聚合物電解質不僅具有高的離子電導率、長的循環壽命、極小的污染程度及良好的加工性能，同時又具有更好的安全性、外形設計的靈活性，其用于取代液態電解質，能克服液態電解質鋰離子電池在容量、安全性能等方面存在的問題，為鋰離子電池向全固態、超薄型發展提供有利條件。因而這種電池已成為近些年化學電源研究和開發的熱點，有非常好的發展前景。?

目前，聚合物鋰離子電池電解質隔膜性能好壞直接影響聚合物鋰離子電池性能的優化和提高。對這類微孔聚合物電解質隔膜的制備，目前主要有浸沒沉淀相分離和熱致相分離等方法。浸沒沉淀法的最大缺點是很難得到結構對稱的膜，并且容易出現指狀孔，這不利于隔膜與電極之間的接觸。近幾年研究較多的是熱致相分離法，其優點是孔徑分布窄、結構對稱、無指狀孔，缺點是容易呈現封閉孔結構、孔間貫通性差，從而不利于離子通過，并且在制備過程中需要使用大量溶劑、易造成環境污染等問題。?

發明內容

本發明的目的是針對上述制備方法的不足，提供一種具有聚偏氟乙烯微孔隔膜的鋰離子電池。?

本發明采用的技術方案是：一種具有聚偏氟乙烯微孔隔膜的鋰離子電池，包括負極、正極、電解液、隔膜，其中隔膜采用以下方法制備：?

(1)將聚偏氟乙烯放在干燥箱中恒溫干燥10～15h，以除去其中的水份，將干燥后的聚偏氟乙烯密封備用；?

(2)用電子天平準確稱量聚偏氟乙烯顆粒，并加入溶解聚偏氟乙烯的有機溶劑，配成質量濃度為25%的鑄膜液；?

(3)待聚偏氟乙烯完全溶解并攪拌均勻后，密封閉光靜置一段時間，除去溶液中殘存的氣體；刮制聚偏氟乙烯溶液薄膜厚度為200～300μm；?

(4)設定水浴溫度為50～80℃，保持恒定后，開啟壓縮機并設定壓力，然后打開高壓氣瓶并持續幾秒鐘，以吹走管道中的空氣，再關閉氣瓶；?

(5)將載有鑄膜液的鑄膜盤迅速置入高壓釜中密封；?

(6)高壓氣瓶中的氣體被增壓泵壓縮，先送入預熱器進行預熱，再被壓入高壓反應釜，壓力設定為20～30MPa，使高壓反應釜中的氣體處于超臨界狀態，成為超臨界流體，保壓時間為50～80min；?

(7)打開裝置出口的控制閥，對高壓釜進行連續吹掃，最后對系統進行緩慢泄壓，泄壓時的氣體流量控制在0～0.3m³/h；?

(8)最后打開高壓釜，取出制備的隔膜樣品。?

所述超臨界流體選自超臨界二氧化碳、超臨界甲烷、超臨界乙烷、超臨界丙烷、超臨界乙烯、超臨界正戊烷。?

所述有機溶劑選自甲醇、乙醇、丙酮、苯、甲苯、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、聚乙烯吡咯烷酮、二甲基亞砜、環丁砜。?

本發明的有益效果是：這種用超臨界流體相分離制備聚合物隔膜工藝，利用超臨界流體既能溶脹大多數聚合物、又能溶解許多小分子的特性，以超臨界流體作為鑄膜體系的非溶劑，通過超臨界流體與有機溶劑的交換使超臨界流體進入到聚合物溶液中，并使溶液發生相分離，從而得到所需要的隔膜，該過程即為超臨界流體相分離制備隔膜工藝。該制備工藝的優點為：1)超臨界流體不僅使聚合物溶液發生相分離，還會對所形成的微孔膜（富聚合物相）起到“干燥”作用，從而使傳統L-S法中的相分離與其后的干燥工藝?合二為一；2)由于超臨界流體對膜的干燥過程不會產生汽-液界面（無相變），從而避免了在膜干燥過程中極易出現的結構塌陷問題；3)與超臨界流體互溶的有機溶劑可通過簡單的減壓分離操作后循環使用，使得整個膜制備過程成為一種“綠色”的封閉型工藝過程；4)該工藝引入了壓力作為額外的變量，通過改變超臨界流體的壓力也可對體系的分相過程進行調節，從而能有效調控膜的形態結構。?

具體實施方式

以下通過具體的實施例對本發明的技術方案及其達到的效果做進一步描述，但以下實例不構成對本發明的限定。?

一種具有聚偏氟乙烯微孔隔膜的鋰離子電池，包括負極、正極、電解液、隔膜，其中隔膜采用以下方法制備：?