[發(fā)明專利]一種復(fù)合鋰離子電池隔膜及其制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201410663051.2 | 申請(qǐng)日: | 2014-11-19 |
| 公開(公告)號(hào): | CN104362278B | 公開(公告)日: | 2017-03-22 |
| 發(fā)明(設(shè)計(jì))人: | 張明祖;吳大釗;何金林;倪沛紅 | 申請(qǐng)(專利權(quán))人: | 蘇州大學(xué) |
| 主分類號(hào): | H01M2/16 | 分類號(hào): | H01M2/16 |
| 代理公司: | 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司32103 | 代理人: | 陶海鋒 |
| 地址: | 215137 *** | 國(guó)省代碼: | 江蘇;32 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 一種 復(fù)合 鋰離子電池 隔膜 及其 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及鋰離子電池隔膜生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種鋰離子電池用改性復(fù)合隔膜及其制備方法。
背景技術(shù)
鋰離子電池作為現(xiàn)代重要的儲(chǔ)能設(shè)備之一,吸引了研究人員的廣泛關(guān)注。鋰離子電池具有高能量密度、高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電子設(shè)備以及電動(dòng)車等設(shè)備上。另外,其在電動(dòng)車方面的應(yīng)用具有零碳排放的優(yōu)點(diǎn),使得現(xiàn)代汽車產(chǎn)業(yè)極其需要發(fā)展快速充放電性能的鋰離子電池。電池的放電倍率是指電池在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)放出其額定容量時(shí)所需要的電流值,它在數(shù)值上等于電池額定容量的倍數(shù)。如何提高鋰離子電池的放電倍率,除了目前研究較多的電極配方、涂敷工藝、電解質(zhì)和電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面,電池用聚合物隔膜的結(jié)構(gòu)和性能也對(duì)提高鋰離子電池高倍率具有重要作用。隔膜隔絕了電池正負(fù)極活性材料,但是能夠吸收液體電解液,從而使得鋰離子能夠在其內(nèi)部傳遞。
傳統(tǒng)的聚合物隔膜一般采用聚烯烴類聚合物,主要有聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、PP/PE/PP復(fù)合膜。由于聚烯烴由非極性鏈段組成,所以用這類材料制備的隔膜對(duì)電解液浸潤(rùn)性差,離子電導(dǎo)率較低。為了解決這一問題,一些具有極性鏈段的聚合物被用做電池的聚合物隔膜,例如:聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈(PAN)等。將這類聚合物隔膜浸泡于常用的電解液中適當(dāng)?shù)臅r(shí)間,即可獲得聚合物電解質(zhì)。對(duì)液體電解液的保持作用比傳統(tǒng)商品化隔膜有一定程度的提高。
此外,為了彌補(bǔ)單一聚合物電解質(zhì)存在的各種缺陷,一些研究者提出采用復(fù)合聚合物電解質(zhì)隔膜應(yīng)用于鋰離子電池中。這類研究會(huì)大大提高鋰離子電池隔膜的性能。目前進(jìn)行的研究主要是提高聚合物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率,機(jī)械性能、安全性能以及在較高充放電速率下的穩(wěn)定性,等等。
其中聚合物共混型和聚合物涂覆改性型復(fù)合隔膜的研究最為廣泛,例如,N.?H.?Idris等制備了PVDF/PMMA共混性隔膜,利用PVDF和PMMA鏈段相互作用,降低了PVDF的結(jié)晶性,增加了隔膜的自由體積,從而增加了吸液率和離子電導(dǎo)率;在之前的研究中,Peihong?Ni課題組發(fā)現(xiàn),利用SiO2摻雜PVDF-HFP隔膜,可以將其離子電導(dǎo)率提高至1.35×10-3?S/cm,140℃下熱收縮率減小至約15%,這種隔膜在0.2?C下放電比容量約140?mA·h·g-1,在2.0?C下放電比容量約120?mA·h·g-1,占低放電速率下比容量的85%。此外,J.?Y.?Sohn等制備了PMMA/PVDF-HFP共混溶液并用其涂覆改性商用PE膜,利用PE作支撐材料,PMMA/PVDF-HFP復(fù)合表面層吸收電解液,使得改性后的復(fù)合隔膜離子電導(dǎo)率達(dá)到約1.7×10-3?S/cm,遠(yuǎn)高于原PE商用膜(約1.0×10-3?S/cm)(參見:Nurul?Hayati?Idris,?Md.?Mokhlesur?Rahman,?Jia-Zhao?Wang,??Hua-Kun?Liu,?Microporous?gel?polymer?electrolytes?for?lithium?rechargeable??battery?application,?J.?Power?Sources,?2012,?201,?294-300;Xiaofei?Li,?Mingzu?Zhang,?Jinlin?He,?Dazhao?Wu,?Juwen?Meng,?Peihong?Ni,?Effects?of?fluorinated?SiO2?nanoparticles?on?the?thermal?and?electrochemical?properties?of?PP?nonwoven/PVdF-HFP?composite?separator?for?Li-ion?batteries,?J.?Membr.?Sci.,?2014,?455,?368-374;Joon?Yong?Sohn,?Jong?Su?Im,?Junhwa?Shin,?Young?Chang?Nho,?PVDF-HFP/PMMA-coated?PE?separator?for?lithium?ion?battery,?J.?Solid?State?Electrochem.,?2012,?16,?551-556)。
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