一种锂离子电池隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池隔膜及其制备方法，所述锂离子电池隔膜包括无纺布隔膜、具有交联网络结构的聚合物和多巴胺，所述聚合物填充于所述无纺布隔膜的孔隙中，所述多巴胺涂覆于所述无纺布隔膜表面。本发明专利技术隔膜继承了无纺布隔膜适用范围广、成本低、耐热性好的优点，同时提高了隔膜的亲液性，使其具有更高的吸附电解液的性能，高倍率循环性能好，在10C的电流密度下充放电效率达到96％以上，循环20次电池容量平均保持初始容量的95％以上。本发明专利技术解决了无纺布隔膜大孔径和不均匀的问题，安全性好，普适性高。

Separator for lithium ion battery and preparation method thereof

The invention relates to a lithium ion battery separator and a preparation method thereof, wherein the lithium ion battery separator comprises a non-woven fabric membrane, with cross-linked network structure of polymer and dopamine, the polymer filled in the pores of nonwoven, the dopamine coated on the non-woven fabric membrane surface. The present invention inherits the non-woven diaphragm diaphragm has wide application range, low cost, good heat resistance, and improve the diaphragm lyophilic, the adsorption performance with higher electrolyte, high rate cycling performance is good, the current density of 10C charge discharge efficiency reached above 96%, 20 cycles of battery the average capacity to maintain more than 95% initial capacity. The invention solves the problem of large pore size and uneven distribution of the non-woven fabric diaphragm, has good safety and high universality.

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池隔膜及其制备方法
本专利技术涉及新能源领域，尤其是锂离子电池材料领域，具体涉及一种锂离子电池隔膜及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池因其具有环保、能量密度高、质量轻、充放电性能好、安全性能好等优点，已广泛的应用在日常的各个领域，并且随着人们对清洁能源需求的增加其使用量也在迅速增长。与此同时，不断出现的锂离子电池质量问题及安全事故，使得锂离子电池的品质及安全性问题也日益受到人们的关注。在锂离子电池中有一层重要的组件叫做隔膜，它起到将正负极片隔开放置电池短路同时保证充放电时离子的正常通过保证电池的正常工作的作用。其性能的好坏直接影响电话此的容量、倍率、寿命以及安全等性能。目前已经广泛使用的商品化隔膜主要包括聚乙烯(PE)多孔膜、聚丙烯(PP)多孔膜、聚丙烯(PP)/聚乙烯(PE)/聚丙烯(PP)复合多孔膜。但是由于上述聚烯烃隔膜本体材料的熔点相对较低，大约130℃～165℃，当电池受热达到隔膜材料的熔点温度附近时，隔膜会出现明显的尺寸收缩，产生孔洞，导致正负极接触而短路，进而引发电池燃烧爆炸的事故。因此，安全性一直是制约动力型锂离子电池发展的主要原因之一。电池的应用给隔膜发展提出了新的要求，开发具有高温稳定性、电化学性能优异的新型隔膜是高能量电池体系的基本要求。以耐热性聚合物，如PET、PI等材料作为骨架所制备的多孔无纺布隔膜逐渐受到关注。与聚烯烃材料相比，该类材料具有更高的软化温度，因而所制备的多孔隔膜具有更高的热收缩温度和更好的热稳定性；与无机陶瓷涂敷膜相比，由于具有更高的孔隙率和孔道连通性，隔膜表现出较高的离子电导率，能够满足锂离子电池大倍率充放的要求。但是该类隔膜的大孔结构同样容易导致自放电、漏液、短路等问题，从而影响锂离子电池的安全性与稳定性。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的之一在于提供一种锂离子电池隔膜，包括无纺布隔膜、具有交联网络结构的聚合物和多巴胺，所述聚合物填充于所述无纺布隔膜的孔隙中，所述多巴胺涂覆于所述无纺布隔膜表面。本专利技术所述无纺布隔膜的材料优选包括聚酰亚胺、聚酰胺、聚砜、聚丙烯腈、聚酯、纤维素、聚醚醚酮、聚磷腈、聚苯硫醚、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇咪唑啉、聚对苯酰胺、聚对苯二甲酰对苯二胺和聚芳醚砜酮中的任意一种或至少两种的组合，其中，典型但非限制性的组合为：聚酰亚胺和聚酰胺的组合、聚砜和聚丙烯腈的组合、聚酯和纤维素的组合、聚醚醚酮和聚磷腈的组合、聚苯硫醚和聚丙烯酸酯的组合、聚乙烯醇咪唑啉和聚对苯酰胺的组合、聚对苯二甲酰对苯二胺和聚芳醚砜酮的组合，优选聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、纤维素和聚丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的组合。本专利技术的目的之二在于提供如目的之一所述锂离子电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：(1)将聚合物单体、交联剂、引发剂在溶剂中混合，得到混合液；(2)将无纺布隔膜在步骤(1)所得混合液中浸渍后取出，反应后浸涂一层多巴胺，即得。本专利技术步骤(1)优选具体为：将聚合物单体与交联剂在溶剂中混合，得到第一混合液，将引发剂与所述第一混合液混合，得到混合液；所述第一混合液的浓度为1wt％～80wt％，例如1wt％、2wt％、5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％、40wt％、50wt％、60wt％、70wt％或80wt％等，所述聚合物单体与所述交联剂的质量比为1:1～1:10，例如1:1、1:2、1:3、1:45、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10等，所述引发剂的质量与所述聚合物单体与交联剂的总质量的比例为1:50～1:200，例如1:50、1:60、1:80、1:100、1:110、1:130、1:150、1:180、1:190或1:200等。本专利技术所述混合液中优选还包括无机纳米粒子。无机纳米粒子增加隔膜的机械性能和耐高温性能。优选地，所述无机纳米粒子为氧化铝、硫酸钡和二氧化硅中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：氧化铝和硫酸钡的组合、氧化铝和二氧化硅的组合、二氧化硅和硫酸钡的组合。优选地，所述无机纳米粒子的质量与所述聚合物单体与交联剂的总质量的比例为0.01:1～1:1，例如0.01:1、0.02:1、0.05:1、0.1:1、0.2:1、0.5:1、0.6:1、0.8:1、0.9:1或1:1等。无机纳米粒子的添加量过多会影响聚合反应场，不利于聚合物网状结构的形成。本专利技术所述引发剂优选包括油溶性引发剂或水溶性引发剂。优选地，所述油溶性引发剂包括油溶性偶氮类引发剂或过氧类引发剂。优选地，所述水溶性引发剂包括过硫酸盐、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉和偶氮二氰基戊酸中的任意一种或至少两种的组合，其中，典型但非限制性的组合为：过硫酸盐和偶氮二异丁脒盐酸盐的组合、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐和偶氮二异丁咪唑啉的组合、过硫酸盐和偶氮二氰基戊酸的组合。本专利技术所述溶剂优选包括水、丙酮、甲苯和乙醇中的任意一种或至少两种的组合，其中，典型但非限制性的组合为：水和丙酮的组合、甲苯和乙醇的组合、水和乙醇的组合。本专利技术所述聚合物单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、醋酸乙烯酯、丙烯腈、丙烯酸酯类单体或丙烯酰胺类单体中的任意一种或至少两种的组合，其中，典型但非限制性的组合为：丙烯酸和甲基丙烯酸的组合、醋酸乙烯酯和丙烯腈的组合、丙烯酸酯类单体和丙烯酰胺类单体的组合。其中，丙烯酰胺类单体是水溶性的，丙烯酸、甲基丙烯酸、醋酸乙烯酯、丙烯腈、丙烯酸酯类单体都是油溶性的优选地，所述丙烯酸酯类单体包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2羟基丙酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合，其中，典型但非限制性的组合为：甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯的组合、甲基丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸-2-乙基己酯的组合、甲基丙烯酸异冰片酯和甲基丙烯酸月桂酯的组合、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯和甲基丙烯酸-2羟基丙酯的组合、丙烯酸乙酯和丙烯酸正丁酯的组合、丙烯酸异丁酯和丙烯酸仲丁酯的组合、丙烯酸叔丁酯和丙烯酸正丙酯的组合、丙烯酸-2-乙基己酯和丙烯酸-2-羟基乙酯的组合、丙烯酸-2-羟基丙酯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的组合。优选地，所述丙烯酰胺类单体包括丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸、N-异丙基丙烯酰胺、肉桂酰胺和N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺中的任意一种或至少两种的组合，其中，典型但非限制性的组合为：丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺的组合、N-叔丁基丙烯酰胺和双丙酮丙烯酰胺的组合、2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸和N-异丙基丙烯酰胺的组合、肉桂酰胺和N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺的组合。本专利技术所述交联剂优选包括水溶性交联剂或油溶性交联剂；优选地，所述水溶性交联剂包括聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇双丙烯酸酯、N-羟甲基丙烯酸酰胺、N-(异丁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池隔膜，其特征在于，包括无纺布隔膜、具有交联网络结构的聚合物和多巴胺，所述聚合物填充于所述无纺布隔膜的孔隙中，所述多巴胺涂覆于所述无纺布隔膜表面。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池隔膜，其特征在于，包括无纺布隔膜、具有交联网络结构的聚合物和多巴胺，所述聚合物填充于所述无纺布隔膜的孔隙中，所述多巴胺涂覆于所述无纺布隔膜表面。2.如权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述无纺布隔膜的材料包括聚酰亚胺、聚酰胺、聚砜、聚丙烯腈、聚酯、纤维素、聚醚醚酮、聚磷腈、聚苯硫醚、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇咪唑啉、聚对苯酰胺、聚对苯二甲酰对苯二胺和聚芳醚砜酮中的任意一种或至少两种的组合，优选聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、纤维素和聚丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的组合。3.如权利要求1或2所述锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将聚合物单体、交联剂、引发剂在溶剂中混合，得到混合液；(2)将无纺布隔膜在步骤(1)所得混合液中浸渍后取出，反应后浸涂一层多巴胺，即得。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)具体为：将聚合物单体与交联剂在溶剂中混合，得到第一混合液，将引发剂与所述第一混合液混合，得到混合液；所述第一混合液的浓度为1wt％～80wt％，所述聚合物单体与所述交联剂的质量比为1:1～1:10，所述引发剂的质量与所述聚合物单体与交联剂的总质量的比例为1:50～1:200。5.如权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述混合液中还包括无机纳米粒子；优选地，所述无机纳米粒子为氧化铝、硫酸钡和二氧化硅中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述无机纳米粒子的质量与所述聚合物单体与交联剂的总质量的比例为0.01:1～1:1。6.如权利要求3～5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂包括油溶性引发剂或水溶性引发剂；优选地，所述油溶性引发剂包括油溶性偶氮类引发剂或过氧类引发剂；优选地，所述水溶性引发剂包括过硫酸盐、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉和偶氮二氰基戊酸中的任意一种或至少两种的组合。7.如权利要求3～6任一项所述的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：过春明，
申请(专利权)人：过春明，
类型：发明
国别省市：江苏,32