[發明專利]一種高浸潤性鋰離子電池隔膜

有效

• 申請號: 201911091731.0
• 申請日: 2019-11-10
• 公開（公告）號: CN110783515B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 張玉貞;劉飛
• 申請（專利權）人: 蘇州歐納克納米科技有限公司
• 主分類號: H01M50/457
• 分類號: H01M50/457;H01M50/446;H01M50/403;C08F251/00;C08F222/06
• 代理公司: 常州市權航專利代理有限公司 32280
• 代理人: 劉洋

本發明涉及鋰電池隔膜技術領域，具體涉及一種高浸潤性鋰電池用復合隔膜。本發明針對鋰離子電池隔膜吸液、保液能力差的問題，提供一種高浸潤性鋰離子電池隔膜，其隔膜的最外層是聚丙烯微孔膜，中間層是聚乙烯復合微孔膜，聚乙烯復合微孔膜的兩面均涂覆一層相同的功能性涂層，所述功能性涂層由馬來酸酐接枝羥丙基?β?環糊精、納米二氧化硅、粘結劑、乙醇組成。本發明所采用的技術方案工藝簡單、綠色環保，所制備復合隔膜具有良好的吸液、保液性能、透氣度和熱穩定性。

技術領域

本發明涉及鋰電池隔膜技術領域，具體涉及一種高浸潤性鋰電池用復合隔膜。

背景技術

鋰離子電池由正極、負極、隔膜、電解液組成，鋰離子電池是一種性能十分優異的二次電池，相比傳統的鉛蓄電池、鎳鉻電池、鎳氫電池具有更高的工作電壓、質量能量密度和更寬的工作溫度范圍，另外，還具有自放電小、循環性能好、無記憶效應、綠色環保等特點受到人們越來越多的青睞，作為儲能設備在計算機、通訊和消費電子以及交通工具等產品中快速普及。

隨著現代社會的快速發展和生活水平的提高，人們對鋰離子電池的要求也越來越高，尤其是對鋰離子電池的快速充電性能、循環性能和安全性能方面的要求。由鋰離子電池的工作原理可知，電解液中的Li+在電極電勢的作用下穿過隔膜在電池在正負極之間往返，完成一次充放電，電解液作為Li+的運輸載體，量太少的情況下，會嚴重影響正負極及隔膜的浸潤情況，使得Li+從正極脫出穿過隔膜達到負極的過程十分緩慢，最終影響電池的快充性能和循環性能；鋰離子電池在過充和過放的條件下，導致電池內部的溫度過高，這時起到屏障作用的隔膜會在橫向和縱向進行收縮，這時正負極接觸短路，反應釋放大量的熱，電解液隨之大量分解，電池的內部氣壓急劇增大，最終導致電池失效或爆炸。由此可見，提高鋰離子電池隔膜的吸液性能和熱穩定性對鋰離子電池的電性能的發揮和安全性具有非常重要的意義。

發明內容

本發明針對鋰離子電池吸液、保液性能差的問題，提供一種高浸潤性鋰電池用復合隔膜。隔膜的中間層是聚乙烯復合微孔膜，聚乙烯復合微孔膜的兩側是聚丙烯微孔膜，聚乙烯復合微孔膜的兩面均涂覆一層相同的功能性涂層，功能性涂層的添加使得隔膜具有良好的吸液、保液性能，解決了鋰離子電池吸液、保液性能差的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

制備一種高浸潤性鋰離子電池隔膜，其特征在于：中間層是聚乙烯復合微孔膜，聚乙烯復合微孔膜的兩側是聚丙烯微孔膜，聚乙烯復合微孔膜的兩面均涂覆一層相同的功能性涂層；

所述聚乙烯復合微孔膜包括高密度聚乙烯、熔點為80-100℃的低分子量聚乙烯和低分子量聚丙烯；

所述功能性涂層包括馬來酸酐接枝羥丙基-β-環糊精、氧化鋯、粘結劑和乙醇；

納米氧化鋯的粒徑為20-50nm；

所述功能性涂層組分中馬來酸酐接枝羥丙基-β-環糊精、氧化鋯、粘結劑在乙醇中的質量百分比分別為30％-40％、10％-20％、1％-5％；

所述聚乙烯復合微孔膜組分中的高密度聚乙烯、低分子量聚乙烯和低分子量聚丙烯的質量比為95:3:2；

所述功能性涂層組分中的粘結劑為聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一種；

所述的一種馬來酸酐接枝羥丙基-β-環糊精的制備方法如下：

用15mL冰乙酸完全溶解10g馬來酸酐形成馬來酸酐/冰乙酸混合溶液，稱取預先干燥處理的羥丙基-β-環糊精加入到85mL冰乙酸溶液中配制成飽和溶液，在機械攪拌下，將得到的羥丙基-β-環糊精/冰乙酸的飽和溶液通過恒壓滴液漏斗滴加到馬來酸酐/冰乙酸的混合溶液中，滴速4～5d/s，加入一定量的乙酸鈉，90℃攪拌溶解6小時，待紅外檢測1700cm^-1處馬來酸酐上的酸酐不對稱吸收峰消失，即反應停止，冷卻至室溫，將反應物倒入200mL蒸餾水中，靜置離心分離，多次水洗至溶液呈中性，50℃下烘干至恒重；