[發(fā)明專利]一種用于鋰離子電池的PET基重離子徑跡復合隔膜及其制備方法

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• 申請日: 2021-08-05
• 公開（公告）號: CN113629353A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳林景;姚會軍;張琦忠;段敬來;劉杰;胡正國
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院近代物理研究所
• 主分類號: H01M50/414
• 分類號: H01M50/414;H01M10/0525;H01M50/403;H01M50/434;H01M50/449;H01M50/489;H01M50/491
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 王春霞

本發(fā)明公開了一種用于鋰離子電池的PET基重離子徑跡復合隔膜及其制備方法。所述PET基重離子徑跡微孔隔膜上孔道為均勻的直通孔道，孔道的直徑為30～500nm，孔密度為3×10⁸～2×10¹⁰個/cm²，厚度為2～50μm；本發(fā)明還提供了一種PET基重離子徑跡微孔復合隔膜，包括PET基重離子徑跡微孔隔膜和表面涂覆層，表面涂覆層為均勻涂布的納米陶瓷層。本發(fā)明采用的PET基重離子徑跡隔膜由于其具有直通孔道特性，縮短了鋰離子遷移距離，有利于提高鋰離子電池倍率性能。本發(fā)明PET基重離子徑跡微孔復合隔膜中的均勻涂覆層提高隔膜的孔隙率和抗穿刺性能，保證了鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于鋰離子電池的PET基重離子徑跡復合隔膜及其制備方法，屬于鋰離子電池隔膜領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋰離子電池作為簡單高效的儲能裝置，在新能源的發(fā)展應用中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，極大地推動了便攜式電子設(shè)備的推廣應用。當前，電動汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，觸發(fā)了鋰離子電池的巨大市場需求。在鋰離子電池的四個基本組成部分(正極、電解液、隔膜和負極)中，隔膜不僅占電池成本的三分之一，而且極大地影響電池安全性能。

鋰離子電池隔膜的主要特性有結(jié)構(gòu)特性、力學特性和理化特性。結(jié)構(gòu)特性主要包括厚度、孔隙率、孔徑大小及其分布、透氣性；研究隔膜力學性能主要考察其拉伸強度、穿刺強度等機械強度；理化性能包括化學穩(wěn)定性、電化學穩(wěn)定性、潤濕性、鋰離子電導率、熱穩(wěn)定性、自閉性能等。

目前用作鋰離子電池隔膜的薄膜主要有聚烯烴膜、無紡布隔膜和復合隔膜。其中聚烯烴隔膜已實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應用，但是問題依然存在：因與電解液親和性差而導致電解液泄露、有限的熱穩(wěn)定性對鋰離子電池的安全性構(gòu)成威脅。因此，需要對現(xiàn)有隔膜進行改進。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于鋰離子電池的PET基重離子徑跡隔膜及其復合隔膜，具有孔密度可調(diào)可控、孔徑分布小的特點。

本發(fā)明首先提供一種PET基重離子徑跡微孔隔膜，其上孔道為均勻的直通孔道；

所述孔道的直徑為30～500nm；

所述PET基重離子徑跡微孔隔膜上孔密度為3×10⁸～2×10¹⁰個/cm²；

所述PET基重離子徑跡微孔隔膜的厚度為2～50μm。

本發(fā)明還提供了所述PET基重離子徑跡微孔隔膜的制備方法，包括如下步驟：

S1、采用重離子輻照PET薄膜，得到輻照后的PET基重離子徑跡膜；

S2、將所述PET基重離子徑跡膜進行化學刻蝕；

S3、所述化學刻蝕結(jié)束后，經(jīng)干燥后進行氧等離子體處理，得到所述PET基重離子徑跡微孔隔膜。

上述的制備方法中，步驟S1中，所述重離子為氙離子、鉍離子或鉭離子；

所述重離子的離子能量為0.1～100MeV/u，如氙離子為19.5MeV/u，鉭離子為12.5MeV/u，鉍離子為9.8MeV/u；

所述輻照的密度為3×10⁸～2×10¹⁰ions/cm²。

上述的制備方法中，步驟S2中，所述化學刻蝕采用的刻蝕液為氫氧化鈉溶液，摩爾濃度為1～6mol/L；

所述化學刻蝕的溫度為30～70℃，時間為1～50min。

上述的制備方法中，步驟S3中，所述氧等離子體處理的條件為：在真空條件下處理3～8min。