[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)度的鋰離子電池用隔膜的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510727784.2
• 申請(qǐng)日: 2015-10-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105226220A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳科
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陳科
• 主分類號(hào): H01M2/14
• 分類號(hào): H01M2/14;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供了一種鋰離子電池用隔膜的制備方法，特別是涉及一種具有較高拉伸強(qiáng)度的隔膜的制備方法，屬于電池制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過(guò)電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，達(dá)到負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣，當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)(即我們使用電池的過(guò)程)，嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，又運(yùn)動(dòng)回正極?；卣龢O的鋰離子越多，放電容量越高。

在鋰離子電池中，隔膜的作用主要有兩個(gè)方面：一方面起到分隔正、負(fù)極，防止短路的作用：另一方面，隔膜能夠讓鋰離子通過(guò)，形成充放電回路。隔膜性能的優(yōu)劣直接影響著電池內(nèi)阻、放電容量、循環(huán)使用壽命以及安全性能。隔膜越薄，孔隙率越高，電池內(nèi)阻越小，高倍率放電性能越好，性能優(yōu)異的隔膜對(duì)提高電池的綜合性能具有重要的作用。

鋰離子電池對(duì)隔膜的要求。1.具有電子絕緣性，保證正負(fù)極的機(jī)械隔離；2.有一定的孔徑和孔隙率，保證低的電阻和高的離子電導(dǎo)率，對(duì)鋰離子有很好的透過(guò)性；3.耐電解液腐蝕，電化學(xué)穩(wěn)定性好；4.對(duì)電解液的浸潤(rùn)性好并具有足夠的吸液保濕能力；4.具有足夠的力學(xué)性能，包括穿刺強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度等；5.空間穩(wěn)定性和平整性好；6.熱穩(wěn)定性和自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)性能好。

鋰離子電池對(duì)隔膜采用的基體材料是聚烯烴材料，其具有優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性和相對(duì)廉價(jià)的特點(diǎn)。隔膜基體材料主要包括聚丙烯、聚丙乙烯材料和添加劑。隔膜所采用基體材料對(duì)隔膜力學(xué)性能以及與電解液的浸潤(rùn)度有直接的聯(lián)系。盡管近年來(lái)有研究用聚偏氟乙烯、纖維素復(fù)合膜等材料制備鋰離子電池隔膜，但至今商品化的電池隔膜材料仍主要采用聚丙乙烯、聚丙烯微孔膜。

在鋰離子電池隔膜的制造中，不僅要保持聚烯烴材料具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)還要保證其的電學(xué)性能，具有較大的加工難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提供一種具有較高機(jī)械強(qiáng)度的鋰離子電池用隔膜，技術(shù)方案是：

一種高強(qiáng)度的鋰離子電池用隔膜的制備方法，包括如下步驟：

第1步、按重量份計(jì)，取聚丙乙烯60～80份、三氧化鈦5～10份、聚丙烯酰胺4～8份、聚丁二烯二醇1～3份、二羥甲基丙酸4～6份、過(guò)氧化二苯甲酰2～4份、聚環(huán)內(nèi)酯1～3份、增塑劑2～4份，混合均勻，放入雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)喂料斗，進(jìn)行熔融、混煉、擠出、冷卻、干燥、切粒、制膜，得到基材薄膜；

第2步、按重量份計(jì)，取氧化鋯15～20份、纖維素2～7份、白炭黑15～20份、分散劑2～4份、溶劑40～60份，混合均勻，得到混懸液；

第3步、將基材薄膜加熱至90～110℃，保持15～30min，然后在該溫度下，將混懸液涂于基材薄膜上，涂層厚度是2～4μm；升溫至120～140℃，保持30～60min，放冷，即可。

優(yōu)選地，第1步中，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿溫度控制在190～210℃之間，螺桿的轉(zhuǎn)速控制在140～160轉(zhuǎn)/分鐘。

優(yōu)選地，所述的增塑劑是聚丙乙烯醇或者礦物油。

優(yōu)選地，所述的纖維素是羥丙基甲基纖維素或者羥乙基纖維素中的一種。

優(yōu)選地，所述的溶劑是N，N-二甲基丙烯酰胺。

有益效果

本發(fā)明通過(guò)基材與涂層兩部分的良好結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)隔膜的優(yōu)異性能，首先，制備得到的基材薄膜具有良好的機(jī)械與絕緣性能，再通過(guò)加熱互熔的方式，使涂層與基材之間協(xié)同作用，進(jìn)一步地提高了隔膜的機(jī)械性能，同時(shí)保持了良好的絕緣性能。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

第1步、按重量份計(jì)，取聚丙乙烯60份、三氧化鈦5份、聚丙烯酰胺4份、聚丁二烯二醇1份、二羥甲基丙酸4份、過(guò)氧化二苯甲酰2份、聚環(huán)內(nèi)酯1份、增塑劑2份，混合均勻，放入雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)喂料斗，進(jìn)行熔融、混煉、擠出、冷卻、干燥、切粒、制膜，得到基材薄膜；

第2步、按重量份計(jì)，取氧化鋯15份、纖維素2份、白炭黑15份、分散劑2份、溶劑40份，混合均勻，得到混懸液；

第3步、將基材薄膜加熱至90℃，保持15min，然后在該溫度下，將混懸液涂于基材薄膜上，涂層厚度是2μm；升溫至120℃，保持30min，放冷，即可。

第1步中，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿溫度190℃之間，螺桿的轉(zhuǎn)速控制在140轉(zhuǎn)/分鐘。所述的增塑劑是聚丙乙烯醇，所述的纖維素是羥丙基甲基纖維素，所述的溶劑是N，N-二甲基丙烯酰胺。

實(shí)施例2