[發明專利]一種電池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯復合隔膜

在審

• 申請號: 201811142755.X
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN109216636A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 陳照軍;杜輝;段雅靜
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M2/14;H01M10/0525;D01D5/00;D01F8/10;D01F8/14;D04H1/4382;D04H1/728
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本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體為一種電池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯復合隔膜，以質量分數計，所述復合隔膜中含聚四氟乙烯70％～95％，含聚碳酸酯5％～30％；聚碳酸酯為芳香族聚碳酸酯；通過靜電紡絲法制備得到。具有豐富的孔道結構和較高的孔隙率，具有良好的透氣性，利于電解液的吸收和保持，而且有利于離子在隔膜中的傳輸，提高了鋰離子電池的充放電效率。因此，本發明公開的電池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯復合隔膜展現出優異的透氣性和熱穩定性，顯著提高了與電解液的親和性，對電解液的接觸角和吸液率更優良。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種電池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯復合隔膜。

背景技術

鋰離子電池(LIBs)具有電壓高、比能量高、壽命長、無記憶效應、環境友好、充電速度快、自放電率低等優勢，目前已然成為最受關注、產量最高的消費類電池品種。鋰離子電池隔膜具有避免電池正負電極接觸、保有電解液、允許鋰離子通過的重要作用，其性能會對鋰離子電池的電化學性能產生巨大影響。因此，對電池隔膜進行研究開發、提高隔膜性能將是未來鋰離子電池發展的一個重要部分。

鋰離子電池所用的隔膜應同時具有電子絕緣性和電解質離子導體的特性，且必須具備良好的力學性能和化學、電化學穩定性，以及能夠在充放電的反復循環過程中始終保持對電解液良好的浸潤性等。隔膜雖然不會影響電池的能量儲存和輸出，但是隔膜對電池的界面結構、內阻、容量、循環和安全都有著至關重要的作用。目前商業鋰電池隔膜應用比較廣泛的是聚烯烴微孔膜，如聚乙烯和聚丙烯隔膜，但這種隔膜的熱穩定性較差，潤濕性、孔隙率和電解液的吸收率等都比較低，存在安全隱患，不足以滿足人們的要求。

中國發明專利201510145561.5公開了一種聚酰亞胺多孔納米纖維電極隔膜，采用可溶性金屬鹽配制紡絲前軀體，然后與聚酰胺酸溶液通過高壓靜電紡絲、亞熱胺化和酸處理，得到聚酰亞胺納微米多孔纖維膜；有效提高隔膜的機械強度、熱穩定性，降低電阻，從而提高超級電容器的電化學性能。

中國發明專利201711101403.5公開了一種鋰離子電池用隔膜，由基膜及覆蓋兩側的涂層組成，基膜由聚砜膜和無紡布復合而成；涂層由硬脂酸聚氧乙烯酯、聚丙烯增強纖維、納米鋅錳粉、硝酸鈰、六偏磷酸鈉、烷基磺酸鈉、丙二醇苯醚、丁醚醋酸酯、聚氧乙烯醚、陶瓷粉體組成。該發明制備的隔膜具有強度高、抗氧化性和熱穩定性強的優點；但該隔膜成分復雜、制備方法復雜且成本較高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷而提供一種電池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯復合隔膜，具有優異的熱穩定性能兼具較高的透氣性、潤濕性和電解液的吸液率，綜合性能優異，能夠廣泛應用于鋰離子電池中滿足更高的使用要求。

為了實現上述目的，本發明提供了一種電池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯復合隔膜，以質量分數計，所述復合隔膜中含聚四氟乙烯70％～95％，含聚碳酸酯5％～30％；其中，所述復合隔膜通過下述方法制得：

稱取7.0g～9.0g聚四氟乙烯和0.5g～3.0g聚碳酸酯，攪拌溶解于60g～100g DMF中；取適量溶液進行靜電紡絲，靜電紡絲參數如下：紡絲電壓為20kV，推進速率為0.02mL/min，紡絲接收距離為20cm，注射器針頭為8#，在室溫下紡絲4-12h制得電池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯復合隔膜。

本發明中，所述的聚碳酸酯為芳香族聚碳酸酯。優選的，聚碳酸酯選自雙酚A聚碳酸酯、四氯雙酚A聚碳酸酯、四溴雙酚A聚碳酸酯中的一種。