本发明专利技术公开了一种锂电池用多金属氧酸锂盐复合隔膜及其制备方法，复合隔膜包括PVDF-HFP共聚物、SiO2和多金属氧酸锂盐，多金属氧酸锂盐具有三维骨架结构，锂离子与多金属氧酸锂盐阴离子结合，在电池充放电过程中，多金属氧酸锂盐的锂离子能不断与电解液中锂离子发生互换，实现了隔膜材质与电解液中的锂离子相结合，降低了电池内阻，提升了电池的倍率特性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种锂电池用复合隔膜及其制备方法，更具体地，本专利技术涉及SiO2载体负载多金属氧酸锂盐的复合隔膜及其制备方法。
技术介绍
锂电池由于能量密度高，循环寿命长等优点，在市场上得到广泛应用。隔膜作为锂电池的重要部件，起到至关重要的作用。隔膜材料本身是绝缘体，在电池中起隔开正负极片，防止内部短路的作用，同时微孔透过电解液，保证离子传导形成电流回路。在实际生产中，锂电池常用隔膜材质为聚乙烯薄膜（PE)、聚丙烯薄膜（PP)或三层复合薄膜（PP/PE/PP)。传统的锂电池隔膜材质无法与锂离子相容，锂离子在充放电过程中只能穿过隔膜微孔来达到在正负极之间传输的目的，势必影响锂离子的传输速率，尤其是在大电流充放电的时候，影响电池的倍率特性。另有专利公告号为CN102529247A，公告日为2012.7.4，公开了一种无机/有机复合聚丙烯无纺布基锂电池隔膜及其制备方法。所述无机/有机复合多孔性锂电池隔膜，由基材层和设置在基材层表面的无机/有机复合多孔膜层构成，所述基材层为聚丙烯无纺布；所述无机/有机复合多孔膜层为含有无机纳米粒子和亲水剂的聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物，所述无机纳米粒子为二氧化硅纳米粒子或偶联剂改性的二氧化硅纳米粒子，上述专利技术无机/有机复合聚丙烯无纺布基锂电池隔膜在保证高离子电导率、优异电化学性能、高机械强度以及低热收缩率的同时，降低锂电池隔膜的生产成本。其所述的隔膜材质，仅能起到阻隔电子的作用，无法实现与电解液中的锂离子相结合，其导离子特性必然会受到影响。
技术实现思路
本专利技术针对以上面临的问题，提供了一种锂电池用多金属氧酸锂盐复合隔膜，其原理是锂电池充放电过程中，多金属氧酸锂盐的锂离子能不断与电解液中锂离子发生互换，实现了隔膜材质与电解液中的锂离子相结合，在起到阻隔电子的作用的同时，又保证了其离子导通率，降低了电池内阻，提升了电池的倍率特性。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种锂电池用多金属氧酸锂盐复合隔膜，其特征在于：所述复合隔膜包括PVDF-HFP共聚物、SiO2和多金属氧酸锂盐。所述多金属氧酸锂盐为Li3XY12O40，Li4XY12O40，X指P、Si两种元素中任意一种；Y指Mo、W两种元素中任意一种。一种锂电池用多金属氧酸锂盐复合隔膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：A．将SiO2粉末在多金属氧酸锂盐的无水甲醇或无水乙醇溶液中浸渍后滤出，干燥，得多金属氧酸锂盐－SiO2复合载体粉末；B．将PVDF-HFP共聚物在丙酮中搅拌，得到粘稠的溶液；C．按照PVDF-HFP共聚物与多金属氧酸锂盐－SiO2复合载体粉末按10：1—5的质量比，将多金属氧酸锂盐－SiO2复合载体粉末加入步骤B的溶液中，搅拌，加入无水乙醇再搅拌后挤出、拉伸、烘干成厚度为10－40um的复合隔膜。所述步骤A之前还包括对SiO2的处理，所述处理是：将SiO2粉末用盐酸浸泡，用去离子水洗净，然后干燥。SiO2粉末用盐酸浸泡3小时，用去离子水洗净，300-1000℃干燥2-10小时。所述步骤A之前还包括对多金属氧酸锂盐的处理，所述处理是将多金属氧酸锂盐40-90℃烘干1-10小时。所述步骤A中浸渍的时间为6-24小时，所述的干燥，是先在60℃－200℃烘1－10小时，然后在300-600℃烘烤2-10小时。所述步骤B中的搅拌是，PVDF-HFP共聚物在50℃恒温搅拌1小时。将多金属氧酸锂盐－SiO2复合载体粉末加入步骤B的溶液中，搅拌4-24小时，再逐滴加入无水乙醇搅拌2-30分钟。本专利技术具有以下优点：1、本专利技术的锂电池用多金属氧酸锂盐复合隔膜，包括PVDF-HFP共聚物、SiO2和多金属氧酸锂盐，多金属氧酸锂盐具有三维骨架结构，锂离子与多金属氧酸锂盐阴离子结合，在电池充放电过程中，多金属氧酸锂盐的锂离子能不断与电解液中锂离子发生互换，实现了隔膜材质与电解液中的锂离子相结合，在起到阻隔电子的作用的同时，又保证了其离子导通率，降低了电池内阻，提升了电池的倍率特性。2、本专利技术的多金属氧酸锂盐为Li3XY12O40，Li4XY12O40，X指P、Si两种元素中任意一种；Y指Mo、W两种元素中任意一种，所选多金属氧酸锂盐原料易得，结构稳定，锂离子能在其中稳定传输。3、本专利技术的制备方法是在SiO2的空隙中负载有多金属氧酸锂盐，并混合PVDF-HFP共聚物制成，通过该工艺，多金属氧酸锂盐稳定负载到SiO2的空隙中，通过SiO2与PVDF-HFP的作用，使多金属氧酸锂盐稳定负载到隔膜材质上，成为隔膜材质的一部分。4、本专利技术中包括对SiO2的处理，用盐酸浸泡的目的是清洗掉SiO2粉末中的金属杂质，再用去离子水清洗的目的是清洗SiO2中残余的盐酸和其它水溶性杂质。5、本专利技术中盐酸浸泡3小时，在于使盐酸将SiO2粉末中的金属杂质彻底反应掉；干燥温度和时间的设定是为保证将SiO2粉末彻底烘干，使其中不含水份。6、本专利技术中多金属氧酸锂盐的处理，所述处理是将多金属氧酸锂盐40-90℃烘干1-10小时，是为保证多金属氧酸盐彻底干燥。7、将SiO2粉末浸渍在多金属氧酸锂盐溶液中的时间设定是为保证多金属氧酸锂盐尽可能进入SiO2粉末的空隙中，干燥方式和温度的设定是为保证复合载体粉末的彻底干燥。8、本专利技术中的PVDF-HFP共聚物搅拌温度和时间的设定是因为在该温度和时间下形成的膜更具有良好的孔径和离子透过率。9、本专利技术中多金属氧酸锂盐－SiO2复合载体粉末加入步骤B的溶液中，搅拌4-24小时，是为保证复合载体粉末充分与PVDF-HFP结合，并均匀分布在隔膜基材的骨架上。具体实施方式实施例1其制备方法是：1、多金属氧酸锂盐－SiO2复合载体的制备将SiO2粉末在Li3PMo12O40无水甲醇溶液中浸渍12小时后滤出，100℃－120℃烘2－3小时，500℃烘烤3小时，得到Li3PMo12O40－SiO2复合载体粉末。2、复合隔膜的制备 将PVDF-HFP（聚偏氟乙烯）共聚物在丙酮中搅拌，得到粘稠的溶液，按照PVDF-HFP共聚物与Li3PMo12O40－SiO2复合载体粉末按10：2的质量比加入Li3PMo12O40－SiO2复合载体粉末再搅拌，然后加入无水乙醇搅拌，最后挤出、拉伸、烘干成10－40um厚度的膜。将本实施例的复合隔膜用于电池中进行测试，所用电池为：正极：活性物质磷酸亚铁锂含量93%、导电碳黑含量3％、粘结剂PVDF 4％、16um厚度铝箔集流体，冷压后极片厚度145um。负极：活性物质石墨含量93％、导电碳黑含量3％、粘结剂PVDF4％、15um厚度铜箔集流体，冷压后极片厚度100um。电池设计容量20Ah 检测方法：用Arbin BT2000测试仪检测电池的倍率特性，具体流程为：1、常温下以1C电流将电池先恒流再恒压充电至3.65V，充本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂电池用多金属氧酸锂盐复合隔膜，其特征在于：所述复合隔膜包括PVDF‑HFP共聚物、SiO2和多金属氧酸锂盐。
【技术特征摘要】
1.一种锂电池用多金属氧酸锂盐复合隔膜，其特征在于：所述复合隔膜包括PVDF-HFP共聚物、SiO2和多金属氧酸锂盐。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池用多金属氧酸锂盐复合隔膜，其特征在于：所述多金属氧酸锂盐为Li3XY12O40，Li4XY12O40，X指P、Si两种元素中任意一种；Y指Mo、W两种元素中任意一种。
3.根据权利要求1所述的锂电池用多金属氧酸锂盐复合隔膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
A．将SiO2粉末在多金属氧酸锂盐的无水甲醇或无水乙醇溶液中浸渍后滤出，干燥，得多金属氧酸锂盐－SiO2复合载体粉末；
B．将PVDF-HFP共聚物在丙酮中搅拌，得到粘稠的溶液；
C．按照PVDF-HFP共聚物与多金属氧酸锂盐－SiO2复合载体粉末按10：1—5的质量比，将多金属氧酸锂盐－SiO2复合载体粉末加入步骤B的溶液中，搅拌，加入无水乙醇再搅拌后挤出、拉伸、烘干成厚度为10－40um的复合隔膜。
4.根据权利要求3所述的锂电池用多金属氧酸锂盐复合隔膜的制备方法，其特征在于：
所述步骤A之前还包括对SiO2的处理，所述处理是：将SiO...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖小东，谢皎，王瑨，蒋正伟，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51
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