[發(fā)明專利]一種新型改性無紡布鋰離子電池隔膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410144003.2
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN103928649A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林妙云;黃美容;吳耀根;蔡朝輝;廖凱明
• 申請（專利權(quán)）人: 佛山市金輝高科光電材料有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16
• 代理公司: 廣州市越秀區(qū)哲力專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44288
• 代理人: 賀紅星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型改性無紡布鋰離子電池隔膜，同時還涉及該電池隔膜的制備方法。

背景技術(shù)

目前商業(yè)化應(yīng)用的聚乙烯、聚丙烯隔膜比較適用于手機、相機等數(shù)碼類電池。但該類隔膜存在某些不足：一方面，由于聚烯烴熔融溫度低于165℃，電池在外部溫度過高或者受到意外撞擊的時候，隔膜可能被熔破，導(dǎo)致電池短路，從而導(dǎo)致電池燃燒爆炸；另一方面，聚烯烴親電解液能力差，保持電解液能力不足，導(dǎo)致電池循環(huán)壽命、大電流充放電等性能差。此類隔膜在安全性能和電性能方面的不足，限制了其在動力儲能電池的使用。

為了改善隔膜安全性能和吸液保液能力，專利CN102629679A提供了一種三層納米纖維鋰離子復(fù)合隔膜，該隔膜熱穩(wěn)定性好、孔隙率高，吸液能力佳，并通過熱壓復(fù)合改善其機械強度。但由于是通過靜電紡絲噴涂形成三層復(fù)合結(jié)構(gòu)，該隔膜的剝離強度低，導(dǎo)致其界面阻抗大，制得的電池內(nèi)阻仍然偏大，不利于動力儲能電池大電流充放電，且其孔徑偏大，電池制作過程中耐高壓絕緣性差，電池內(nèi)短路率高達(dá)10%。

專利CN1679185提供了一種適用于高功率鋰離子電池的陶瓷隔膜。該隔膜在無紡布的基體上涂覆陶瓷涂層，具有元素為Al、Zr、Si的氧化物顆粒以及具備離子導(dǎo)電功能的無機材料。該隔膜的最大優(yōu)點是離子電導(dǎo)率高、熔點高于250℃、熱穩(wěn)定性好、電化學(xué)穩(wěn)定性好，所制備的電池在大電流充放電性能上表現(xiàn)優(yōu)異。但該隔膜涂覆層的無機材料裸露在外表面，容易吸水，制得隔膜的吸水性極高，電池制作過程中的普通烘烤工藝很難將該水分除干凈，一旦將較多的隔膜水分帶到電池體系，水分會與電解液反應(yīng)，導(dǎo)致電池鼓氣，內(nèi)阻增大，使得電池電化學(xué)性能變差，如電池的容量損失大、循環(huán)壽命差等。另外，其脆性的無機涂層對柔性基材的附著力差，導(dǎo)致其在加工電池過程中的機械操作性差，隔膜容易出現(xiàn)彎折空隙、裂縫和損壞等問題，從而導(dǎo)致電池短路。如要解決電池發(fā)鼓問題，在制備成電池的過程中需要更長的烘烤時間或者更高的溫度除水，則增加其脆性無機涂層損壞和脫落的可能性。且該隔膜強度較差，無法滿足高速自動卷繞的加工要求，耐極片粉塵刺穿能力較差，短路率偏高。

上述隔膜在不同的性能上進行了優(yōu)化，但我們從上述分析可以發(fā)現(xiàn)其中仍有較大的改善空間。因為動力儲能電池均要求是高容量和大功率充放電的電池，其在安全性能和電性能方面對隔膜提出了很高的要求，因此隔膜應(yīng)該要同時具備良好的熱穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性、高的鋰離子傳導(dǎo)性、優(yōu)異的吸液保液能力、水分含量低、易于電池加工等性能。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有鋰離子電池隔膜易吸水、耐熱性差、強度不高等問題，從而改善鋰離子電池使用壽命和安全性，本發(fā)明提供了一種新型改性無紡布鋰離子電池隔膜，同時本發(fā)明還提供該電池隔膜的一種制備方法。

為解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種新型改性無紡布鋰離子電池隔膜，所述隔膜包括改性無紡布基材及其復(fù)合的填充劑：

所述填充劑填充在在改性無紡布基材的孔內(nèi)，此時無紡布基材的孔隙內(nèi)填充了填充劑；優(yōu)選的是所述填充劑從改性無紡布基材的孔內(nèi)往外延伸將整個改性無紡布基材包覆，所述隔膜的厚度為改性無紡布基材厚度的1-10倍，更優(yōu)選的是所述隔膜的厚度為改性無紡布基材厚度的1-2倍，此時，所述改性無紡布鋰離子電池隔膜的結(jié)構(gòu)為中間是一層無紡布纖維層，無紡布基材的孔隙內(nèi)填充了填充劑，并且無紡布基材的表面也被填充劑所包覆；

所述改性無紡布基材：基材上分布有均勻的孔徑大小為1-50000nm的孔，確保無紡布改性復(fù)合膜的厚度及孔徑結(jié)構(gòu)的均勻性；基于毛細(xì)管吸液原理和液體表面張力等因素，基材孔隙率為30-95%，孔隙率超過30%，制得的隔膜具有更好的吸液保液能力，保證了鋰離子在隔膜中傳導(dǎo)通暢，使得所制得的電池內(nèi)阻小，有利于電池大功率充放電，但孔隙率大于95%，會導(dǎo)致無紡布基材的強度不足，制得的隔膜電池加工性差，成品率低。