[發(fā)明專利]一種耐熱收縮三元鋰電池隔膜的生產(chǎn)工藝

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• 申請日: 2022-12-27
• 公開（公告）號: CN116014353A
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設計）人: 胡偉;李汪洋;徐衛(wèi)兵;任鳳梅;周正發(fā);吳磊;張德順;李坤;劉志強;劉夢茹;張強
• 申請（專利權）人: 界首市天鴻新材料股份有限公司
• 主分類號: H01M50/403
• 分類號: H01M50/403;H01M50/491;H01M50/449;H01M50/489;H01M50/417;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥正則元起專利代理事務所(普通合伙) 34160
• 代理人: 蘇宇

本發(fā)明公開了一種耐熱收縮三元鋰電池隔膜的生產(chǎn)工藝，屬于鋰電池隔膜技術領域，包括如下步驟：將隔膜基膜放入無水乙醇中浸泡，超聲清洗15min，50℃烘烤3h，得潔凈隔膜；將澆注液澆注在潔凈隔膜上，70℃干燥24h后，得復合隔膜；用無水乙醇清洗原子層沉積設備反應腔室，設置溫度為60℃，放入復合隔膜，抽真空，循環(huán)以脈沖形式交替通入三甲基鋁和水蒸氣，脈沖之間抽真空后通入氮氣，得一種耐熱收縮三元鋰電池隔膜。本發(fā)明通過對PVDF接枝GMA改性并作為澆注液澆注在隔膜上，在原子沉積反應中更容易吸附三甲基鋁在隔膜的表面均勻沉積出Al₂O₃包裹層,提高了隔膜的耐熱收縮性能與隔膜的一致性。

技術領域

本發(fā)明屬于鋰電池隔膜技術領域，具體涉及一種耐熱收縮三元鋰電池隔膜的生產(chǎn)工藝。

背景技術

三元鋰電池(Ternary?Lithium?Battery)，是指以鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰為正極材料，以石墨為負極材料，以六氟磷酸鋰為主的鋰鹽作為電解質(zhì)的三元鋰電池，其正極材料包含了鎳、鈷、錳/鋁三種金屬元素，因此得名“三元”。由于三元鋰電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長、自放電率小、無記憶效應和綠色環(huán)保等優(yōu)點，再加上三元鋰電池科技的不斷進步，三元鋰電池產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應用于各行各業(yè)，如移動電話、便攜式計算機、攝像機、照相機、玩具及電動汽車等。

三元鋰電池主要由正極、負極、隔膜和電解液四個部分組成，隔膜作為四大關鍵材料之一，是連接并隔開電池正負極的材料，是電子的絕緣體，可以防止出現(xiàn)短路，但允許鋰離子通過，還可以在電池過熱時，通過閉孔功能來阻隔電池中的電流傳導。隔膜性能的優(yōu)劣決定著三元鋰電池的界面結構和內(nèi)阻，進而影響著電池的容量、循環(huán)壽命、充放電電流密度等關鍵特性，因此隔膜性能的提高對于提高電池的綜合性能起著重要作用。目前，商業(yè)化使用的三元鋰電池隔膜一般采用高強度、薄膜化的聚烯烴系多孔膜，常用的隔膜有聚丙烯和聚乙烯微孔隔膜，以及丙烯與乙烯的共聚物、聚乙烯均聚物等，這樣的隔膜有較好的抗酸堿性，較高的拉伸強度，較高孔隙率等性能，但由于這些隔膜的原材料的熔點大多低于170℃，所以它們的耐熱收縮性能較差，特別是我們國家大力發(fā)展新能源汽車，這樣在汽車三元鋰電池方面，對三元鋰電池隔膜的耐熱收縮性能有著更高的挑戰(zhàn)，所以，我們急需采用新的生產(chǎn)工藝來解決這一問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種耐熱收縮三元鋰電池隔膜的生產(chǎn)工藝，以解決以下技術問題：提高隔膜的耐熱收縮性能。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種耐熱收縮三元鋰電池隔膜的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：

步驟S1、將隔膜基膜放入無水乙醇中浸泡，超聲清洗15min，50℃烘烤3h，得潔凈隔膜；

步驟S2、將澆注液澆注在潔凈隔膜上，70℃干燥24h后，溶劑蒸發(fā)，得復合隔膜。澆注后的復合隔膜生成大約1μm的微孔，增加了孔隙率，保證了低的電阻和高的離子導電率，且對鋰離子有很好的透過性。

步驟S3、用無水乙醇清洗原子層沉積設備反應腔室，設置溫度為60℃，放入復合隔膜，抽真空，循環(huán)以脈沖形式交替通入三甲基鋁和水蒸氣，脈沖之間抽真空后通入氮氣吹掃未反應的三甲基鋁和反應副產(chǎn)物，得一種耐熱收縮三元鋰電池隔膜。PVDF(聚偏氟乙烯)接枝GMA改性后，受熱時可以形成穩(wěn)定的支撐，PVDF-g-PGMA是高分子聚合物，具有很強的范德華力，更容易吸附三甲基鋁在隔膜的表面均勻沉積出Al₂O₃包裹層，提高了隔膜的耐熱收縮性能，同時隔膜沒有因內(nèi)部孔隙被氧化鋁充滿而發(fā)生膨脹，并且無島狀生長的Al₂O₃顆粒堵住隔膜之間孔隙的現(xiàn)象，表面粗糙度較低，提高了隔膜的一致性。

作為本發(fā)明的進一步方案，所述隔膜基膜包括如下步驟制得：

步驟一、將混合原料加入容器中進行熔融，通氮氣保護，攪拌2-3h，靜置30min脫泡后，輸送至擠出機進行計量擠出，得片材；