一种锂离子电池无孔隔膜生产方法技术

一种锂离子电池无孔隔膜生产方法，其特征在于，以电池化成和使用中形成的SEI膜(solid electrolyte interface)为主要原料，把SEI材料、树脂、金属硫化物进行混合均匀，加热共融，然后挤出冷却而成；采用上述原理制造的无孔隔膜，不但具有SEI膜的锂离子高通过性，还具有阳离子树脂的离子吸附和交换功能，可以在电池首次充放电的时候可以吸附电解液中的Na、Mg、Ca、Fe等重离子，同时释放出锂离子，提高电池的库伦效率、稳定性和能量密度。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池无孔隔膜生产方法
本专利技术涉及电力、电子领域，是一种用于锂离子电池的无孔隔膜的生产方法。
技术介绍
电池在我们生活中的实际应用起着重要的作用，包括电子消费，提供汽车的动力，间歇性可再生能源发电的固定负载等，目前使用最多的是锂离子电池。锂离子电池：是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。锂离子电池一般有正极、负极、隔膜、电解液和其他附件构成。隔膜是电解反应时，用以将正负两极分开防止在电解池中直接反应损失能量的一层薄膜。锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜是锂电材料中技术壁垒最高的一种高附加值材料，约占锂电池成本的20%-30%。然而，随着目前的商业化电池已经不能满足社会快速发展下的需求，比如便携式电子器件、电动车、网络储能系统的等。现在电池的发展需要具有更高的能量密度、更长的循环寿命，而且更安全廉价，现在的有孔隔膜已经不能满足高性能电池的需要。例如：当有孔隔膜应用在高性能的锂-硫电池体系中时，由于电池充放电过程中正极产生的多硫化物，会穿过隔膜的微孔，进入到负极中，导致电池的性能大幅度的下降，而一直无法大规模应用。因此，开发无孔隔膜，不但可以满足普通锂-碳体系离子电池的需要，还可以消除自放电，提高安全性，也可以满足高能量锂-硫电池生产的需要。无孔隔膜属于一种新型的功能隔膜，目前国内申请公布的只有两个，分别为CN201610187527.9和CN201410747401.3。其中专利CN201610187527.9是采用高分子凝胶+系列氧化物生产的，但是目前氧化物材料对锂离子的通过性并不好，加入高分子材料后，性能还会进一步下降，此方法生产的无孔隔膜的离子通过性低于固态电解质本身。而专利CN201410747401.3中采用聚偏氟乙烯和挥发性溶剂浇筑法生产的隔膜，其具体原理不详，是否具有锂离子通过性，有待考证。从原理上讲，无孔隔膜和固态电解质的电子绝缘性和离子通过性原理是一致的，在没有良好的固态电介质材料的情况下，很难生产出理想的无孔隔膜。在液态锂离子电池首次充放电过程中,电极材料与电解液在固液相界面上发生反应,形成一层覆盖在电极材料表面的钝化层。形成的钝化层膜能有效地阻止溶剂分子的通过,但Li+却可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出,具有固体电解质的特征,因此这层钝化膜被称为“固体电解质界面膜”(solidelectrolyteinterface),简称SEI。本专利技术是以SEI材料（申请号2018102350756）为基础，结合锂离子交换树脂，开发的富锂型无孔隔膜。
技术实现思路
针对当前有孔隔膜的不足，本专利技术以固态电解质材料为基础，专利技术了一种锂离子电池使用的无孔隔膜。本专利技术的是通过以下技术方案实现的：一种锂离子电池无孔隔膜生产方法，其特征在于，以电池化成和使用中形成的SEI膜(solidelectrolyteinterface)为主要原料，把SEI材料、树脂、金属硫化物进行混合均匀，加热共融，然后挤出冷却而成。做为优选，使用的树脂为阳离子交换树脂、PP或PE等制造隔膜的材料混合物。做为优选，使用的硫化物为二硫化钴、二硫化钛等金属硫化物。作为优选，生产中所使用的SEI材料、树脂、金属硫化的比例为50-70：10-30：10：20。做为优选，在无孔隔膜冷却后，在锂盐溶液中浸泡至饱和，然后干燥。做为次选，也可才用以下浇注法生产：把SEI膜材料、树脂、金属硫化物粉碎至纳米级别，然后加入挥发性有机溶剂，并搅拌均匀，然后浇筑在玻璃等水平基体上，干燥后取下，浸泡在锂盐溶液中富锂处理，然后低温烘干。采用上述原理制造的无孔隔膜，不但具有SEI膜的锂离子高通过性，还具有阳离子树脂的离子吸附和交换功能，可以在电池首次充放电的时候可以吸附电解液中的Na、Mg、Ca、Fe等重离子，同时释放出锂离子，提高电池的库伦效率、稳定性和能量密度。采用此方法生产的无孔隔膜，可以应用到锂-硫电池体系中，达到阻止多硫化物在正负极之间来回穿梭的效果，进而提升锂-硫电池的循环寿命。具体实施方式根据本专利技术的原理，一种锂离子电池无孔隔膜生产方法实例如下：实施例一：把70份SEI材料、20份阳离子交换树脂、10份二硫化钴混合均匀，并粉碎至5微米以下直径，加热至树脂融化，然后注入挤压机，挤出厚度为5-50的无孔隔膜，均匀降温冷却至室温，然后浸入到锂盐溶液中1-3小时，然后捞出，加热至60-80度，烘干水分。实施例二：把70份SEI材料、20份阳离子交换树脂、10份二硫化钴混合均匀，并粉碎至100纳米以下直径，加入约8-10倍的挥发性有机溶剂，并乳化成胶体状，然后均匀浇注在水平玻璃板上，并刮至5-50微米的厚度，在60-80摄氏度下烘干后取下。以上描述了本专利技术的基本原理、主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术原理的一种应用情况，在不脱离本专利技术原理的前提下，仅仅改变生产过程的材料、布置方式、数量、外形、温度、物料比例等参数，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池无孔隔膜生产方法，其特征在于，以电池化成和使用中形成的SEI膜( solid electrolyte interface)为主要原料，把SEI材料、树脂、金属硫化物进行混合均匀，加热共融，然后挤出冷却而成。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池无孔隔膜生产方法，其特征在于，以电池化成和使用中形成的SEI膜(solidelectrolyteinterface)为主要原料，把SEI材料、树脂、金属硫化物进行混合均匀，加热共融，然后挤出冷却而成。2.根据权利1所述，做为优选，使用的树脂为阳离子交换树脂、PP或PE等制造隔膜的材料混合物。3.根据权利1所述，做为优选，使用的硫化物为二硫化钴、二硫化钛等金属硫化物。4.根据权利1...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙备宽，
申请(专利权)人：孙备宽，
类型：发明
国别省市：山东,37