[發明專利]一種鋰離子電池隔膜制作方法

有效

• 申請號: 201410010884.9
• 申請日: 2014-01-10
• 公開（公告）號: CN103700800A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 張雄飛;陳啟杰
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M2/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及鋰離子電池材料領域，具體涉及一種鋰離子電隔膜及其制備方法。

背景技術

隔膜是鋰離子電池的關鍵材料之一，用來阻隔正極和負極，防止電池內短路，便又允許離子通過，從而完成在電化學充放電過程中鋰離子在正負極之間的傳輸。隔膜的性能決定了電池的內阻，直接影響電池的容量、充放電等特性。作為鋰離子電池隔膜，必須具備好的機械強度尤其是抗穿刺強度、耐電解液的腐蝕能力、合適的孔隙率、較高親液及保液性能。優異性能的隔膜對提高鋰離子電池的綜合性能具有重要作用。現有的鋰季離子電池隔膜主要采用聚乙烯和聚丙烯作為原料，制備聚乙烯膜和聚丙烯膜的方法主要用干法和濕法拉伸工藝，目前主要采用的是干法生產隔膜，即將聚烯烴熔融、擠壓、吹制成結晶性高分子薄膜，再經結晶化熱處理、退火，得到高度取向的多層結構，在高溫下進一步拉伸，將結晶界面剝離，形成多孔結構的薄膜。干法具有工藝簡單，便對孔隙率和孔徑不能很好的控制。目前干法生產的聚烯烴隔膜具有孔徑分布不均勻、機械強度低、熱穩定性欠佳以及親/保液性差的缺點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種孔徑分布均勻，機械強度與熱穩定性高以及親/保液性能良好的鋰離子電池隔膜。

同時，本發明的目的還在于提供一種理離子電池隔膜的制備方法。

為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是:?一種鋰離子電池隔膜，該隔膜由棉纖維制備的芯層和由聚丙烯纖維制備的上下表層共三層組成。

所述鋰離子電池隔膜的孔隙率為40%～80%，孔徑為0.01微米～0.2微米；縱橫向拉伸強度基本一致，為120～300Mpa；穿刺強度>20kg·mm^-1；90℃下收縮率<2%；厚度為20微米～60微米。

所述鋰離子電池隔膜，其芯層中抗氧化劑的質量百分含量為0.01～1%，阻燃劑的質量百分含量為0.01～1%，其余為打漿度為50～75°的棉纖維。

所述鋰離子電池隔膜，其表層中粘接劑的質量百分含量為0.1～10%，其余為改性聚丙烯纖維。

所述鋰離子電池隔膜，其改性聚丙烯纖維中改性劑百分含量為0.1～10%，添加劑百分含量為0.01～1%。

所述鋰離子電池隔膜，其改性聚丙烯纖維的密度為0.95～1.05g·cm^-3。

所述抗氧化劑為二丁基羥基甲苯、二丁基羥基茴香醚、鄰苯二甲酸二丁酯與鄰苯二甲酸二辛酯之至少一種。

所述阻燃劑為磷酸氯乙酯聚合物、多聚磷酸銨、氫氧化鋁、氫氧化鎂之至少一種。

所述粘接劑為PVA、PVDF之至少一種。

所述改性劑為新制輕質碳酸鈣，添加劑為丙烯酸鈉。

一種鋰離子電池隔膜的制備方法，包括以下步驟：

（1）將棉纖維致于水中，配成漿濃為2%～5%的混合物，致于打漿機內打漿至打漿度（或叩解度）為50～75°；

（2）將50～75°的棉纖維漿料至于水中，配成漿濃為0.5%～2%的懸浮液，加入抗氧化劑和阻燃劑，攪拌均勻后于銅網上脫水成型，經壓榨、干燥成膜，待用；

（3）將聚丙烯纖維經沸水中除油、潤脹，加入改性輕質碳酸鈣和添加劑丙烯酸鈉，攪拌，獲得具有親水性的改性聚丙烯纖維；

（4）將改性聚丙烯纖維至于水中，濃度為1%～3%，加入膠粘劑，混合均勻后于銅網上脫水成型，干燥成膜；

（5）將兩張聚丙烯膜夾一張棉纖維膜引入雙熱壓輥，在溫度110℃～150℃，壓力為100-200kgf·cm^-2的條件下，熱壓成具有三層結構的鋰離子電池隔膜。

本發明提供的鋰離子電池隔膜分為三層，其中芯層為棉纖維薄膜層，上下表層為聚丙烯纖維薄膜層。各層薄膜直接采用纖維為原料，經濕法抄造工藝抄造成膜，本發明提供的制備方法可使膜層中纖維鏈排列更加規整，縱、橫向的機械強度更均勻一致，具備更高的耐刺穿、耐張緊等性能，更重要的是制得的鋰離子電池隔膜的高溫收縮率顯著降低(90?0C?下收縮率<?1%)?，使隔膜的熱穩定性能更好，因此極大的提高了使用該隔膜的鋰離子電池的安全性能。

本發明提供的鋰離子電池隔膜芯層真接采用棉纖維抄造成膜，由于棉纖維對電解液的極好的親/保液性能，使得鋰離子可以快速通過隔膜，保證了電解液/隔膜系統高的電導率，有效提高了鋰離子電池的容量和充放電性能。