[發(fā)明專利]一種電壓敏感性隔膜的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710099502.8
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN106816568A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡清平;陶芝勇;刁勝;黃澤偉;曾堅義
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市海盈科技股份有限公司
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16
• 代理公司: 廣州天河互易知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)44294
• 代理人: 張果達

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學(xué)電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電壓敏感性隔膜的制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各種便攜式電子設(shè)備中，并被視為電動汽車理想的配套電池。目前，阻礙大容量、高功率鋰離子電池發(fā)展的主要障礙之一是電池的安全性尚待進一步提高。研究表明，過充電是導(dǎo)致鋰離子電池發(fā)生不安全行為的最危險因素，當(dāng)電池處于過充狀態(tài)時，陰極脫鋰電勢隨過充程度增加而迅速上升，超過一定限度后，引起電池內(nèi)部有機電解質(zhì)溶液的不可逆氧化分解，產(chǎn)生可燃性氣體并放出大量的熱，導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度及壓力上升，并引發(fā)一系列放熱反應(yīng)，從而導(dǎo)致電池內(nèi)部熱失控。

為解決過充電給電池帶來的安全隱患，近年來人們開始致力于發(fā)展電池內(nèi)部自激發(fā)保護機制，如通過在電解液中加入氧化還原電對，或者可電聚合單體添加劑以阻止電池過充。但由于現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的氧化還原電對添加劑在有機電解液中的溶解度較小，僅能提供非常有限的鉗制電流，對電池的實際應(yīng)用起不到明顯的過充保護作用；而可電聚合添加劑僅能提供不可逆的保護作用，在發(fā)生作用的同時電池本身也失去了電性能。

最近研究表明，采用具有電壓敏感性質(zhì)的導(dǎo)電聚合物隔膜可以有效地鉗制充電電壓而阻止電壓失控，其工作原理為：采用具有電化學(xué)活性的聚合物作為電池隔膜骨架材料，在電池正常的充放電壓范圍內(nèi)，隔膜中的電活性聚合物處于未摻雜的本征態(tài)，隔膜為電子絕緣體，僅提供離子傳輸；當(dāng)電池處于過充狀態(tài)時，正極電勢上升，電活性聚合物因被氧化而發(fā)生摻雜，變成電子導(dǎo)電體，從而造成電池內(nèi)部短路，消耗外部充電電流，防止電池電壓的進一步上升；而當(dāng)停止過充后，正極電位由于隔膜形成的內(nèi)部短路而降低，當(dāng)?shù)陀陔娀钚跃酆衔锊牧系碾娧趸瘬诫s電勢時，導(dǎo)電聚合物因可逆脫雜而恢復(fù)為絕緣態(tài)，此時隔膜恢復(fù)其正常功能。

基于此，如何制備一種電壓敏感性隔膜成為本發(fā)明研究的課題。

發(fā)明內(nèi)容

為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種電壓敏感性隔膜的制備方法，步驟如下：

S1.稱量：按重量分別稱取粘接劑、三苯胺、有機溶劑；

S2.先將S1所稱取的粘接劑溶于有機溶劑中，然后加入三苯胺，溶解后得到粘接劑和三苯胺的混合溶液；

S3.將商品化隔膜浸入到S2所制得的粘接劑和三苯胺的混合溶液中，浸漬隔膜；

S4.干燥：對S3浸漬后的隔膜進行干燥處理，即可得到電壓敏感性隔膜。

進一步地，所述粘接劑為聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一種或幾種。

進一步地，所述有機溶劑為丙酮、氯仿、二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的一種。

進一步地，步驟S1中所稱取粘接劑、三苯胺單體、有機溶劑質(zhì)量分數(shù)分別為：1-3%、5-15%、82-94%。

進一步地，所述商品化隔膜為單層聚丙烯膜、單層聚乙烯膜、聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯三層隔膜中的一種。

進一步地，步驟S4所述隔膜在60~90℃下進行低溫干燥。

進一步地，所述電壓敏感性隔膜厚度為12~40微米。

本發(fā)明采用浸漬法將三苯胺單體涂覆在隔膜的兩側(cè)，應(yīng)用到磷酸鐵鋰電池中，首次充電即電氧化聚合成聚三苯胺，然后利用聚三苯胺這種電活性聚合物的可逆摻雜/脫雜，以及其導(dǎo)電性隨摻雜/脫雜的進行在導(dǎo)電態(tài)和絕緣態(tài)之間可逆變化的特征，對電池進行過充保護。利用本發(fā)明所制備的具有可逆過充保護功能的電壓敏感隔膜，特別是對磷酸鐵鋰電池，能起到有效的可逆過充保護作用。本發(fā)明所公開的制備方法，操作簡單，實用性強。

具體實施例

下面結(jié)合本發(fā)明的實施例對本發(fā)明作進一步的闡述和說明。

實施例1

一種電壓敏感性隔膜的制備方法，步驟如下：

S1.按照粘結(jié)劑PVDF、三苯胺單體、有機溶劑丙酮的質(zhì)量分數(shù)分別為1%、5%、94%的要求分別稱取PVDF、三苯胺單體、丙酮；

S2.先將PVDF溶于丙酮中，然后加入三苯胺單體，溶解后得到PVDF和三苯胺單體的混合溶液；

S3.將商品化單層PP隔膜浸入到S2所制得的PVDF和三苯胺單體的混合溶液中，浸漬隔膜；

S4.對S3浸漬后的隔膜在65℃環(huán)境下進行低溫干燥處理，即可得到電壓敏感性隔膜，膜厚度為20μm。

該隔膜應(yīng)用于磷酸鐵鋰電池中，對此電池進行過充，過充程度為100%，其電壓鉗制平臺為4.0V，然后對電池進行放電，放電容量為1995mAh。

實施例2

一種電壓敏感性隔膜的制備方法，步驟如下：