本发明专利技术提供了一种复合隔膜，所述复合隔膜以具有多孔结构的快离子导体为三维多孔骨架，由聚合物填充后形成。本发明专利技术所提供的复合隔膜中快离子导体与聚合物之间具有较高的结合力，进而提高隔膜的稳定性和使用寿命。该类隔膜中包括快离子导体材料，可有效提高隔膜的离子传导能力，进而提高电池在大倍率情况下的容量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电化学
，具体涉及。
技术介绍
锂离子电池由于具有高能量密度、高输出电压、长循环寿命、环境友好等优势，已 经成为当代最重要的化学电源之一。目前，除了在移动通讯、数码产品等领域有着广泛应 用，锂离子电池正逐渐成为储能和电动汽车领域的重要电源系统。 在锂离子电池中，隔膜主要起到隔绝正负极材料，传导锂离子的作用，其性能的优 劣直接决定着锂离子电池的循环性能和安全性能。因为锂离子电池，尤其是动力锂离子电 池在大倍率充放电的过程中会释放出大量的热量，导致电池升温。在这种条件下，如果隔膜 的熔点较低或软化温度很低，在高温下隔膜会出现明显的收缩，进而导致正负极接触而短 路，甚至爆炸。目前，市场上主要使用的隔膜为聚烯烃类隔膜，该类隔膜的熔点温度范围仅 为130?165°C难以保证大功率锂电池的运行安全。因此，研发具有优异耐热性能的新型隔 膜已经成为锂离子电池，尤其是动力锂离子电池发展的应用的当务之急。 制备陶瓷隔膜是解决上述问题的一个重要方法。该方法主要是通过在聚烯烃隔膜 的至少一个面涂布一层均匀的陶瓷粉体形成的安全性功能隔膜，利用陶瓷材料优异的耐热 性来降低隔膜的热收缩，进而保证电池的安全。然而该类隔膜中的陶瓷层易于脱落、强度 低，从而影响隔膜的长期稳定性，并且锂离子在陶瓷层的传导能力较低，不利于锂离子电池 大倍率充放电条件下容量的发挥。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供，本发 明所提供的复合隔膜具有较好的稳定性，制备的锂离子电池大倍率充放电条件下容量大。 本专利技术提供了一种复合隔膜，以具有多孔结构的快离子导体为三维多孔骨架，由 聚合物填充后形成。 优选的，所述快离子导体三维多孔骨架的孔隙率为0. 1%?90%。 优选的，所述快离子导体选自锗酸锌锂型锂快离子导体、NASICON型锂快离子导 体、Li 3N及其衍生物、氧化物玻璃电解质、硫化物玻璃电解质、Li3LnX6?固体电解质、Li 4Si04 型固体电解质或LiPON型固体电解质。 优选的，所述聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯 腈或聚环氧乙烷及其衍生物。 本专利技术还提供了一种上述复合隔膜的制备方法，包括以下步骤： A)将快离子导体进行逐层堆积，并采用胶黏剂粘结，得到快离子导体三维多孔骨 架； B)将所述快离子导体三维多孔骨架浸入聚合物溶液中，得到吸附有聚合物的三维 多孔骨架；将所述吸附有聚合物的三维多孔骨架去除溶剂后得到复合隔膜。 优选的，所述快离子导体与胶黏剂的质量比为1:0. 01?1:0. 2。 本专利技术还提供了一种复合隔膜的制备方法，包括以下步骤： A)将快离子导体、聚合物和有机溶液混合，得到静电纺丝液；所述静电纺丝液经 过静电纺丝得到复合纤维，将所述复合纤维经过堆积、除去溶剂，得到快离子导体三维多孔 骨架； B)将所述快离子导体三维多孔骨架浸入聚合物溶液中，得到吸附有聚合物的三维 多孔骨架；将所述吸附有聚合物的三维多孔骨架去除溶剂后得到复合隔膜。 本专利技术还提供了一种上述复合隔膜的制备方法，包括以下步骤： A)将快离子导体、模板剂和有机溶剂混合，得到混合溶液；将所述混合溶液涂布、 烧结去除模板剂，得到快离子导体三维多孔骨架； B)将所述快离子导体三维多孔骨架浸入聚合物溶液中，得到吸附有聚合物的三维 多孔骨架；将所述吸附有聚合物的三维多孔骨架去除溶剂后得到复合隔膜。 优选的，所述模板剂选自硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠，脂肪酸甘油醋，聚乙烯-聚 环氧乙烯共聚物或聚环氧乙烯-聚环氧丙烯-聚环氧乙烯共聚物。 优选的，所述快离子导体与模板剂的质量比为1:0. 1?1:1。 与现有技术相比，本专利技术提供了一种复合隔膜，其特征在于，所述复合隔膜以具有 多孔结构的快离子导体为三维多孔骨架，由聚合物填充后形成。本专利技术所提供的复合隔膜 中快离子导体与聚合物之间具有较高的结合力，进而提高隔膜的稳定性和使用寿命。该类 隔膜中包括快离子导体材料，可有效提高隔膜的离子传导能力，进而提高电池在大倍率情 况下的容量。 结果表明，本专利技术所提供的复合隔膜的热收缩率为0,伸长率多3. 1%，拉伸强 度彡5. 2MPa，采用该复合隔膜制备的电池5C下的放电容量与0. 1C放电容量的百分比 彡 89%〇【附图说明】 图1为实施例11与对比例提供的复合隔膜制备的电池的循环性能比较。【具体实施方式】 本专利技术提供了一种复合隔膜，所述复合隔膜以具有多孔结构的快离子导体为三维 多孔骨架，由聚合物填充后形成。 本专利技术所提供的复合隔膜以具有多孔结构的快离子导体为三维多孔骨架，所述快 离子导体包括但不限于锗酸锌锂型锂快离子导体，NASICON型锂快离子导体，Li 3N及其衍生 物，氧化物玻璃电解质，硫化物玻璃电解质，1^山1^6型固体电解质，1^#10 4型固体电解质或 LiPON型固体电解质，所述NASICON型锂快离子导体即具有Na3Zr 2Si2P012g构的快离子导 体。优选为NASICON型锂快离子导体、Li a5Ala5Gei.5 (P04)3，硫化物玻璃电解质 LiPON型固体电解质，所述三维多孔骨架的孔隙率为0. 1 %?90%，优选为40%?80%，更 优选为50%?70%。 本专利技术所提供的复合隔膜还包括聚合物，所述聚合物填充于所述三维多孔骨架 中。所述聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈或聚环氧乙烷 及其衍生物，优选为聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈或聚环氧乙烷。 本专利技术还提供了一种复合隔膜的制备方法，包括以下步骤： A)将快离子导体进行逐层堆积，并采用胶黏剂粘结，得到快离子导体三维多孔骨 架； B)将所述快离子导体三维多孔骨架浸入聚合物溶液中，得到吸附有聚合物的三维 多孔骨架；将所述吸附有聚合物的三维多孔骨架去除溶剂后得到复合隔膜。 本专利技术首先将快离子导体进行逐层堆积，并采用胶黏剂粘结，得到快离子导体三 维多孔骨架。 在本专利技术中，先通过计算机进行三维模型设计，然后以此模型为蓝本，通过软件分 层离散和数控成型系统，利用热熔喷嘴将快离子导体粉末和胶黏剂进行逐层堆积粘结，最 终叠加成型，制造出多孔三维骨架。所述胶黏剂优选为质量分数为15%的聚乙烯醇的乙醇 溶液。所述快离子导体与胶黏剂的质量比为1:0. 01?1:0. 2,优选为1:0. 05?1:0. 15。其 中，得到的三维多孔骨架的孔隙率为0. 1 %?90 %，优选为40 %?80 %，更优选为50 %? 70 %。所述快离子导体包括但不限于锗酸锌锂型锂快离子导体，NASICON型锂快离子导体， Li3N及其衍生物，氧化物玻璃电解质，硫化物玻璃电解质，1^山1^ 6型固体电解质，Li #104型 固体电解质或LiPON型固体电解质，所述NASICON型锂快离子导体即具有Na3Zr 2Si2P012g 构的快离子导体。优选为NASIC0N型锂快离子导体、Li当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种复合隔膜，其特征在于，以具有多孔结构的快离子导体为三维多孔骨架，由聚合物填充后形成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：石俊黎，夏永高，刘兆平，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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