[發(fā)明專利]一種寬溫度范圍應用的鋰離子電池隔膜的制備方法

在審

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• 申請日: 2019-09-29
• 公開（公告）號: CN110808349A
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發(fā)明（設計）人: 蔣國強;孫百亞;吳曉明;姜偉偉;萬鵬;梁國成
• 申請（專利權）人: 南通百川新材料有限公司;江蘇百川高科新材料股份有限公司
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;H01M10/0525
• 代理公司: 北京一格知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 高利利

本發(fā)明涉及一種寬溫度范圍應用的鋰離子電池隔膜的制備方法，將磷酸氫鋯粉末分散于一定濃度的PVDF?HFP?丙酮溶液中，高速混合3?10min后，用刮刀均勻涂于市售聚烯烴隔膜兩側，丙酮蒸發(fā)烘干后制得寬溫度范圍應用的鋰離子電池隔膜。本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明寬溫度范圍應用的鋰離子電池隔膜的制備方法，通過選擇合適的無機涂層物質，用簡單的機械涂布方法將無機涂層均勻涂布于常規(guī)有機隔膜兩面，可以解決PC基電解液和有機隔膜浸潤性差的問題，改善高低溫容量；同時隔膜的耐熱性和電池安全性能得到改善。

技術領域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術領域，特別涉及一種寬溫度范圍應用的鋰離子電池隔膜的制備方法。

背景技術

鋰離子電池自1990由日本Sony公司開發(fā)商業(yè)化以來將近有20多年的歷史。由于其具有更高的體積比能量、重量比能量和良好的環(huán)保性，正逐步取代傳統(tǒng)的鉛酸電池、Ni-Cd和MH-Ni電池，而廣泛使用于手機、筆記本電腦等便攜式3C電子設備中，迅速占領了很大的市場并迅猛發(fā)展。隨著近年來對電子產(chǎn)品要求更小，更輕，更薄的需求越來越強烈，除了包括追求更低的價格之外，追求更高的能量密度成為改進電子產(chǎn)品的強有力的驅動力。此外，鋰離子電池用于電動工具和電動自行車以及汽車的開發(fā)是一個近年來各國投資力度非常大的產(chǎn)業(yè)，該領域的開發(fā)成功可以緩解日益緊張的石油資源，因此有著很高的國際經(jīng)濟戰(zhàn)略意義。在實際應用中，通常要求動力電池的使用溫度范圍比較寬(-30-60℃),而且需要很長的使用壽命(10-15年)。常規(guī)電解液中含有相當量的EC,DMC等相對高熔點的溶劑，導致電解液凝固點比較高，限制了低溫應用。此外有些溶劑如DMC,EMC沸點比較低，揮發(fā)性比較強，容易導致電池鼓脹和產(chǎn)氣，因此也限制了高溫應用。相比EC,PC具有更寬的液態(tài)溫度范圍(-49℃～248℃)和相對較高的介電常數(shù)(25℃下為64.92)，以及高的閃點(133℃),此外，PC室溫粘度中等(2.53mPa),因此PC是一種非常好的共溶劑，應用于電解液中可以拓寬鋰離子電池的使用溫度范圍，同時可以提高電池安全性。

由于PC的介電常數(shù)比較大，因此極性比較強，從而導致PC基電解液和弱極性的有機聚烯烴隔膜相容性比較差，主要問題是是浸潤性不太理想，導致相應電池充放電困難。這一問題在低溫情況下更為嚴重。因此限制了PC基電解液的寬溫度范圍應用。

針對以上技術問題，本發(fā)明公開了一種寬溫度范圍應用的鋰離子電池用隔膜，不僅可以改善與PC基電解液的浸潤性，改善循環(huán)容量，同時隔膜耐熱性得到改善，因此電池安全性能提高。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種寬溫度范圍應用的鋰離子電池隔膜的制備方法，能夠有效解決目前有機聚烯烴隔膜和PC基電解液浸潤性差導致電池充放電困難和容量衰減明顯的問題，同時改善電池安全性能及隔膜耐熱性。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案為：一種寬溫度范圍應用的鋰離子電池隔膜的制備方法，其創(chuàng)新點在于：將磷酸氫鋯粉末分散于一定濃度的PVDF-HFP-丙酮溶液中，高速混合3-10min后，用刮刀均勻涂于市售聚烯烴隔膜兩側，丙酮蒸發(fā)烘干后制得寬溫度范圍應用的鋰離子電池隔膜。

進一步地，所述磷酸氫鋯選用粒度范圍為5-1000nm，純度范圍為99.5-99.9％的晶型磷酸氫鋯。

進一步地，所述磷酸氫鋯選用粒度范圍為20-600nm，純度范圍為99.5-99.9％的晶型磷酸氫鋯。

進一步地，所述PVDF-HFP為粉末狀或顆粒狀，平均重均分子量范圍為400，000～455，000；平均數(shù)均分子量范圍為110，000～130，000。

進一步地，所述PVDF-HFP-丙酮溶液中，丙酮選用純度≥99.5％的丙酮，且PVDF-HFP與丙酮的摩爾比為1:7～1:11。

進一步地，所述PVDF-HFP/磷酸氫鋯涂覆層厚度范圍為1～5um，且涂覆層中PVDF-HFP與磷酸氫鋯的摩爾比為19：1～1：1。