[實(shí)用新型]一種耐高溫鋰電池隔膜

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420154770.7
• 申請(qǐng)日: 2014-04-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204045661U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳振東;梁海英;焦學(xué)勝;劉永輝;鞠薇;傅元勇;陳東風(fēng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)原子能科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H01M2/16
• 分類號(hào): H01M2/16;H01M2/18
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于電池隔膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐高溫鋰電池隔膜。?

背景技術(shù)

鋰電池隔膜是具有多孔結(jié)構(gòu)的電絕緣性薄膜，是鋰電池的重要組成部分，其主要作用是用來(lái)阻隔正、負(fù)極板，防止電池內(nèi)部短路。但必須具有孔道，以便在電化學(xué)充放電過(guò)程中使鋰離子在正、負(fù)極之間快速傳輸。?

傳統(tǒng)的隔膜生產(chǎn)方法主要有干法和濕法兩種，這兩種方法常用的材料為聚烯烴類薄膜聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)。干法即熔融拉伸法，是將聚烯烴薄膜加熱到一定溫度，然后再進(jìn)一步拉伸，將結(jié)晶界面進(jìn)行剝離，形成多孔結(jié)構(gòu)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝相對(duì)簡(jiǎn)單且生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)污染，缺點(diǎn)是不能很好地控制孔徑及孔隙率；濕法即熱致相分離法，該法可以較好地控制孔徑及孔隙率,缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜、成本較高和易帶來(lái)污染問(wèn)題。由于多數(shù)聚烯烴材料的軟化點(diǎn)溫度較低，如PP和PE的熔點(diǎn)均低于150℃，使得這類材料隔膜制成的鋰電池的耐溫性能較差，只能在幾十度以下使用，不能使用大電流對(duì)其進(jìn)行快速充電，也不能進(jìn)行大電流放電。?

聚酰亞胺由于具有優(yōu)良的耐高低溫性、化學(xué)穩(wěn)定性和低膨脹系數(shù)等性能，有望用于制備新型的鋰電池隔膜。丁軍等在《均苯型聚酰亞胺鋰電池復(fù)合隔膜的電化學(xué)性能》一文中公開(kāi)了采用濕法制備出了聚酰亞胺/聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯復(fù)合膜。利用該法制備的隔膜耐熱性較好，但是依然存在濕法制備鋰電池隔膜的一些缺點(diǎn)，如工藝復(fù)雜、成本高和溶劑帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題。?

核徑跡蝕刻膜(簡(jiǎn)稱為核孔膜)是應(yīng)用核物理離子加速技術(shù)和固體徑跡探測(cè)器技術(shù)生產(chǎn)的一種優(yōu)質(zhì)微孔薄膜。通過(guò)使用加速器或核反應(yīng)堆提供的具有一定動(dòng)能的重離子輻照高分子聚合物薄膜，當(dāng)離子穿過(guò)薄膜時(shí)，在薄膜內(nèi)部離子通過(guò)的路徑上產(chǎn)生因電離損傷而形成的潛徑跡，潛徑跡處聚合物分子的長(zhǎng)鏈斷裂并產(chǎn)生?高化學(xué)活性的自由基，通過(guò)使用特定的化學(xué)試劑可以使?jié)搹桔E處形成微孔，這樣即可制作出核徑跡蝕刻膜。中山國(guó)安火炬科技發(fā)展有限公司于2011年3月申請(qǐng)了實(shí)用新型名稱為《一種鋰電池薄膜及其生產(chǎn)方法》的實(shí)用新型專利，該專利公開(kāi)了采用PET膜作為基材，經(jīng)過(guò)高能粒子輻照后用堿液蝕刻得到該鋰電池隔膜。利用核徑跡蝕刻膜法制備出的PET隔膜，具有微孔分布均勻，掛液能力高，易于蝕刻，耐熱溫度高于PP和PE膜等特點(diǎn)，但是在一些需要對(duì)鋰電池進(jìn)行大電流充放電的場(chǎng)合，該基材依然滿足不了需求。?

目前核徑跡蝕刻膜法常用的基材為PET和PC，現(xiàn)有的公開(kāi)文獻(xiàn)也沒(méi)有將耐熱性好的聚酰亞胺基材與核徑跡蝕刻膜法相結(jié)合的報(bào)道。?

實(shí)用新型內(nèi)容

(一)實(shí)用新型目的?

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種耐熱性高、拉伸強(qiáng)度大、無(wú)環(huán)境污染問(wèn)題、微孔分布均勻、能夠滿足鋰電池大電流快速充放電需要的鋰電池隔膜及其生產(chǎn)方法。?

(二)技術(shù)方案?

為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：?

一種耐高溫鋰電池隔膜，關(guān)鍵在于，該隔膜的基材為聚酰亞胺薄膜，基材上均勻分布有微孔。?

優(yōu)選地，所述微孔與聚酰亞胺薄膜的表面垂直。?

優(yōu)選地，所述聚酰亞胺薄膜的孔密度為1×10⁷～1×10¹⁰cm^-2，孔徑為0.2～3.0μm，聚酰亞胺薄膜的厚度為5μm～35μm。?

優(yōu)選地，所述聚酰亞胺薄膜的孔密度為2×10⁷～1×10⁹cm^-2，孔徑為0.5～1.0μm，聚酰亞胺薄膜的厚度為8～15μm。?

一種耐高溫鋰電池隔膜的生產(chǎn)方法，關(guān)鍵在于，該方法包括以下步驟：?

(1)利用從加速器或反應(yīng)堆中引出的重離子對(duì)聚酰亞胺薄膜進(jìn)行輻照；?

(2)使用質(zhì)量濃度為1％～10％的次氯酸鈉溶液，在溫度為50℃～90℃條件下對(duì)輻照后的聚酰亞胺薄膜蝕刻10min～150min，得到孔徑為0.2μm～3μm的鋰電池隔膜。?

優(yōu)選地，所述步驟(1)中用加速器引出重離子對(duì)聚酰亞胺薄膜進(jìn)行輻照時(shí)，重離子的能量為2～15MeV/u。?

優(yōu)選地，所述步驟(2)中，在使用質(zhì)量濃度為1％～10％的次氯酸鈉溶液對(duì)聚酰亞胺薄膜進(jìn)行蝕刻前，先用濃度為0.2mol/L～3mol/L的高錳酸鉀溶液在10℃～60℃條件下浸泡輻照后的聚酰亞胺薄膜30min～250min。?

優(yōu)選地，步驟(1)中所述微孔與聚酰亞胺薄膜表面垂直。?