[發(fā)明專利]一種離子膜及其制備方法以及半固態(tài)電解質(zhì)電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110295413.7
• 申請(qǐng)日: 2021-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN112952296A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳萌;謝玉虎;楊茂萍;宮璐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源有限公司
• 主分類號(hào): H01M50/449
• 分類號(hào): H01M50/449;H01M50/446;H01M50/403;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 張夢(mèng)媚

本發(fā)明公開了一種離子膜及其制備方法以及半固態(tài)電解質(zhì)電池，該離子膜包括由聚烯烴和第一導(dǎo)電陶瓷混合制成的復(fù)合基膜，以及由導(dǎo)電陶瓷漿料于所述復(fù)合基膜的表面干燥后形成的導(dǎo)電陶瓷涂層，所述導(dǎo)電陶瓷漿料由第二導(dǎo)電陶瓷、分散劑、粘結(jié)劑、表面活性劑和去離子水混合制成。該離子膜通過構(gòu)建導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，使得其具有較好的離子電導(dǎo)率、較低的界面阻抗和耐熱性，可成熟應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，具有應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池隔膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種離子膜及其制備方法，還涉及一種含有該離子膜的半固態(tài)電解質(zhì)電池。

背景技術(shù)

在鋰離子電池中，隔膜作為鋰離子電池的四大關(guān)鍵材料之一，其性能會(huì)一定程度上影響電池的電性能和安全性能。目前鋰離子電池隔膜的材料通常為聚烯烴類材料，其耐熱性較差，電池內(nèi)部發(fā)生內(nèi)短路引發(fā)熱失控時(shí)溫度急劇升高很快達(dá)到隔膜熔融溫度，電池可能會(huì)發(fā)生起火爆炸。目前改進(jìn)的主要方向是將聚烯烴隔膜與其他膜材料復(fù)合，或者在聚烯烴隔膜的表面涂覆功能涂層，從而獲得安全性更高的多層復(fù)合隔膜或者功能涂覆隔膜，但這些隔膜還是不能完全滿足動(dòng)力電池對(duì)隔膜安全性的要求。

在鋰離子電池中，固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解液的電池，具有更高的安全性能和能量密度，但是目前的固態(tài)電解質(zhì)還存在一些界面阻抗大等問題，固態(tài)電池現(xiàn)暫無成熟應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明有必要提供一種離子膜及其制備方法，該離子膜構(gòu)建有導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，具有較好的離子電導(dǎo)率、較低的界面阻抗和耐熱性，可成熟應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明首先提供了一種離子膜，其包括：

復(fù)合基膜，其由聚烯烴和第一導(dǎo)電陶瓷混合制成；

導(dǎo)電陶瓷涂層，其由導(dǎo)電陶瓷漿料于所述復(fù)合基膜的表面干燥后形成，所述導(dǎo)電陶瓷漿料由第二導(dǎo)電陶瓷、分散劑、粘結(jié)劑、表面活性劑和去離子水混合制成。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)電陶瓷涂層設(shè)于所述復(fù)合基膜相對(duì)的兩個(gè)表面，所述導(dǎo)電陶瓷涂層的單面厚度為1～4μm。

進(jìn)一步的，所述復(fù)合基膜中，各組分的重量份數(shù)為：聚烯烴80～100份，第一導(dǎo)電陶瓷10～20份，其中，所述聚烯烴選自聚丙烯，所述第一導(dǎo)電陶瓷選自磷酸鈦鋁鋰。

優(yōu)選的，所述聚丙烯在230℃、2.16kg條件下的熔融指數(shù)＜3g/10min，所述磷酸鈦鋁鋰的粒徑D50＜50nm，Dmax＜100nm。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)電陶瓷漿料中，各組分的重量份數(shù)為：第二導(dǎo)電陶瓷30～45份、分散劑0.2～1份、粘結(jié)劑5～15份、表面活性劑0.3～1份、去離子水60～90份。

進(jìn)一步的，所述第二導(dǎo)電陶瓷選自磷酸鈦鋁鋰，其粒徑D50＜500nm，Dmax＜1000nm；

所述分散劑選自聚丙烯酸銨鹽共聚溶液、聚乙烯醇溶液中的至少一種；

所述粘結(jié)劑選自聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚四氟乙烯中的至少一種；

所述表面活性劑選自聚醚改性有機(jī)硅類、非離子氟碳類中的至少一種。

本發(fā)明還提供了一種前述任一項(xiàng)所述的離子膜的制備方法，包括以下步驟：

按照配比將聚烯烴和第一導(dǎo)電陶瓷混合均勻后，加入擠出設(shè)備共混擠出冷卻成膜，再經(jīng)過縱向拉伸，退火熱定型，收卷，獲得復(fù)合基膜；

按照配比將第二導(dǎo)電陶瓷、分散劑和去離子水混合分散，獲得分散液；向所述分散液中加入粘結(jié)劑、表面活性劑后，低速分散1～3h，過200目篩網(wǎng)，獲得導(dǎo)電陶瓷漿料；

將所述導(dǎo)電陶瓷漿料均勻涂覆在所述復(fù)合基膜的表面，干燥，制得離子膜。