一种高安全性锂电池隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高安全性锂电池隔膜，所述高安全性锂电池隔膜包括基膜及涂覆于基膜单面或双面的包覆氧化铝涂层，所述包覆氧化铝涂层厚度为1～4μm。本发明专利技术的高安全性锂电池隔膜结构简单，具有热关断功能，安全性高，可提高提高电池使用安全性。本发明专利技术还公开了一种高安全性锂电池隔膜制备方法，包括以下步骤：(1)制备包覆氧化铝；(2)制备浆料；(3)涂覆烘干。本发明专利技术的制备方法工艺步骤简单，可操作性强，适合工业化应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池
，尤其是涉及一种高安全性锂电池隔膜及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率小、绿色环保等优点，被广泛应用于便携式电子设备和电动汽车中。锂离子电池由正、负极材料、电解液、隔膜以及电池外壳组成。隔膜作为电池的“第三极”，是锂离子电池中的关键内层组件之一。隔膜吸收电解液后，可隔离正、负极，以防止短路，同时允许锂离子的传导。在过度充电或者温度升高时，隔膜通过闭孔来阻隔电流传导，防止爆炸。隔膜性能的优势决定电池的界面结构和内阻，进而影响电池的容量、循环性能，充放电电流密度等关键特性。性能优异的隔膜对提高电池的综合性能起着有重要的作用。常用的锂电池隔膜主要为聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等聚烯烃高分子材料，其具有较高的拉伸强度和电解液浸润性，但是这些材料热融化温度较低，热稳定性较差，电池内部热失控时，隔膜收缩导致正负极接触而短路，从而造成安全隐患。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有技术的锂离子电池隔膜所存在的上述问题，提供了一种结构简单，具有热关断功能，安全性高的锂离子电池隔膜。本专利技术还提供了一种锂离子电池隔膜制备方法，工艺步骤简单，可操作性强，适合工业化应用。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的一种高安全性锂电池隔膜，所述高安全性锂电池隔膜包括基膜及涂覆于基膜单面或双面的包覆氧化铝涂层，所述包覆氧化铝涂层厚度为1～4μm。本专利技术的隔膜在基膜单面或双面涂有包覆氧化铝涂层，涂层中的包覆氧化铝附着在隔膜和极片中间，可隔断正负极，且不会随着隔膜收缩而收缩，对于提高电池热稳定性具有显著的效果，同时包覆氧化铝表面的包覆层在电池内部温度升高时可发生熔融，填充在聚烯烃隔膜微孔中，隔断正负极，切断电流通过，起到保护锂离子电池的作用，从而提高电池使用安全性。作为优选，所述基膜为聚烯烃隔膜，厚度5～40μm。作为优选，所述聚烯烃隔膜为聚乙烯隔膜或聚丙烯隔膜。一种高安全性锂电池隔膜制备方法，包括以下步骤：(1)制备包覆氧化铝：将氧化铝加入包覆液中超声分散后，过滤，烘干，即得包覆氧化铝，所述包覆液由以下质量百分比的组分组成：40～50％低熔点聚乙烯乳液，0.1～0.2％季铵盐，0.3～0.5％硬脂酸聚氧乙烯酯，0.1～0.3％硅烷偶联剂KH-550，余量为水。包覆液是本专利技术的关键，能使氧化铝表面形成一层熔点为100℃左右的包覆膜，其中低熔点聚乙烯乳液为主成膜剂，硬脂酸聚氧乙烯酯为辅成膜剂，季铵盐为抗静电剂，硅烷偶联剂KH-550为分散、乳化剂，能使纳米氮化硅均匀分散。包覆液中各组分相互协同，有利于氧化铝均匀分散，与氧化铝之间结合强度高，成膜均匀。(2)制备浆料：按10～30％包覆氧化铝，0.1～0.3％粘结剂，余量为溶剂的质量百分含量配比计量各组分，先将粘结剂溶于溶剂中，再加入包覆氧化铝超声分散，得浆料。(3)涂覆烘干：将浆料均匀涂覆于基膜单面或双面，烘干，即得高安全性锂电池隔膜。作为优选，所述氧化铝粒径为0.1～1μm。作为优选，所述粘结剂为聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯。作为优选，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。因此，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术的隔膜在基膜单面或双面涂有包覆氧化铝涂层，涂层中的包覆氧化铝附着在隔膜和极片中间，可隔断正负极，且不会随着隔膜收缩而收缩，对于提高电池热稳定性具有显著的效果，同时包覆氧化铝表面的包覆层在电池内部温度升高时可发生熔融，填充在聚烯烃隔膜微孔中，隔断正负极，切断电流通过，起到保护锂离子电池的作用，从而提高电池使用安全性；(2)公开了包覆液的具体配方，制备方法工艺步骤简单，可操作性强，适合工业化应用。具体实施方式下面通过具体实施方式对本专利技术做进一步的描述。实施例1(1)制备包覆氧化铝：将粒径为0.1μm的氧化铝加入包覆液中超声分散后，过滤，烘干，即得包覆氧化铝，所述包覆液由以下质量百分比的组分组成：40％低熔点聚乙烯乳液，0.1％季铵盐，0.3％硬脂酸聚氧乙烯酯，0.1％硅烷偶联剂KH-550，余量为水；(2)制备浆料：按10％包覆氧化铝，0.1％粘结剂(聚偏氟乙烯)，余量为溶剂(N-甲基吡咯烷酮)的质量百分含量配比计量各组分，先将粘结剂溶于溶剂中，再加入包覆氧化铝超声分散，得浆料；(3)涂覆烘干：将浆料均匀涂覆于厚度为5μm的聚乙烯隔膜单面，涂覆厚度为1μm，烘干，即得高安全性锂电池隔膜。实施例2(1)制备包覆氧化铝：将粒径为0.5μm的氧化铝加入包覆液中超声分散后，过滤，烘干，即得包覆氧化铝，所述包覆液由以下质量百分比的组分组成：45％低熔点聚乙烯乳液，0.15％季铵盐，0.4％硬脂酸聚氧乙烯酯，0.2％硅烷偶联剂KH-550，余量为水；(2)制备浆料：按20％包覆氧化铝，0.2％粘结剂(聚四氟乙烯)，余量为溶剂(N-甲基吡咯烷酮)的质量百分含量配比计量各组分，先将粘结剂溶于溶剂中，再加入包覆氧化铝超声分散，得浆料；(3)涂覆烘干：将浆料均匀涂覆于厚度为20μm的聚丙烯隔膜双面，涂覆厚度为3μm，烘干，即得高安全性锂电池隔膜。实施例3(1)制备包覆氧化铝：将粒径为1μm的氧化铝加入包覆液中超声分散后，过滤，烘干，即得包覆氧化铝，所述包覆液由以下质量百分比的组分组成：50％低熔点聚乙烯乳液，0.2％季铵盐，0.5％硬脂酸聚氧乙烯酯，0.3％硅烷偶联剂KH-550，余量为水；(2)制备浆料：按30％包覆氧化铝，0.3％粘结剂(聚偏氟乙烯)，余量为溶剂(N-甲基吡咯烷酮)的质量百分含量配比计量各组分，先将粘结剂溶于溶剂中，再加入包覆氧化铝超声分散，得浆料；(3)涂覆烘干：将浆料均匀涂覆于厚度为40μm的聚乙烯隔膜双面，涂覆厚度为4μm，烘干，即得高安全性锂电池隔膜。由上述各实施例得到的高安全性锂电池隔膜安全性能测试结果如下：测试项目现象针刺不起火、不爆炸短路不起火、不爆炸过充不起火、不爆炸由此可知，本专利技术的高安全性锂电池隔膜安全性能优异，可提高电池使用安全性，适合推广应用。以上所述的实施例只是本专利技术的一种较佳的方案，并非对本专利技术作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高安全性锂电池隔膜，其特征在于，所述高安全性锂电池隔膜包括基膜及涂覆于基膜单面或双面的包覆氧化铝涂层，所述包覆氧化铝涂层厚度为1～4μm。

【技术特征摘要】
1.一种高安全性锂电池隔膜，其特征在于，所述高安全性锂电池隔膜包括基膜及涂覆于基膜单面或双面的包覆氧化铝涂层，所述包覆氧化铝涂层厚度为1～4μm。2.根据权利1所述的一种高安全性锂电池隔膜，其特征在于，所述基膜为聚烯烃隔膜，厚度5～40μm。3.根据权利2所述的一种高安全性锂电池隔膜，其特征在于，所述聚烯烃隔膜为聚乙烯隔膜或聚丙烯隔膜。4.一种如权利要求1所述的高安全性锂电池隔膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备包覆氧化铝：将氧化铝加入包覆液中超声分散后，过滤，烘干，即得包覆氧化铝，所述包覆液由以下质量百分比的组分组成：40～50％低熔点聚乙烯乳液，0.1～0.2％季铵盐，0.3～0...

【专利技术属性】
技术研发人员：张欢，任宁，李洪涛，孙延先，常林荣，常福荣，
申请(专利权)人：浙江超威创元实业有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33