一种锂离子电池复合隔离膜及其制备和应用制造技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池复合隔离膜及其制备和应用，所述锂离子电池复合隔离膜为三层结构，中间为湿法制备的PE膜，两侧为通过静电纺丝制备的复合纳米TiO2的PVDF膜，经过热压粘合构成TiO2@PVDF/PE/TiO2@PVDF夹心结构，所述纳米TiO2经甲基丙烯酸2‑羟乙酯改性，所述锂离子电池复合隔离膜常用于一种锂离子电池中，该锂离子电池包括正极、负极、电解质和位于正极和负极之间的锂离子电池复合隔离膜，本发明专利技术中间层PE具有低热关闭温度，能有效防止锂离子电池热失控现象的发生，显著提高锂离子电池的安全性，两侧的TiO2@PVDF膜层中纳米TiO2经改性后能均匀分散于PVDF中，经静电纺丝后均匀分散于外层膜中，显著增加PVDF的力学强度。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池复合隔离膜及其制备和应用
本专利技术涉及锂离子电池
，更具体地，涉及一种锂离子电池复合隔离膜及其制备和应用。
技术介绍
聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)材料是锂离子电池隔离膜最常使用的材料，起到传导电解质中锂离子，隔离电池正、负极以防二者相互接触而发生短路的作用，普遍具有孔隙率低、电解液润湿性差以及高温下易产生严重尺寸收缩等缺点，但同时PE材料具有较低的热关闭温度，用作电池隔离膜具有较好的安全性等优点。静电纺丝技术制备的纤维膜具有纳米结构，因此有较高的孔隙率、较大的比表面积和优良的电化学性能，静电纺丝制备的聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、聚酰亚胺(PI)、纤维素等纤维膜均有被用作锂离子电池隔离膜的研究，但是这些高分子材料往往具有较高的熔融温度，在电池内部热失控时不能启动热关闭，增加了安全隐患。
技术实现思路
鉴于现有技术情况，为解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种锂离子电池复合隔离膜及其制备和应用，采用如下技术方案。一种锂离子电池复合隔离膜，所述锂离子电池复合隔离膜为三层结构，中间为PE膜，两侧为复合纳米TiO2的PVDF膜，通过热压粘合构成TiO2@PVDF/PE/TiO2@PVDF夹心结构。优选的，所述纳米TiO2的改性剂为甲基丙烯酸2-羟乙酯，经改性后纳米TiO2的亲水性增加，能更加均匀地分散于PVDF中。优选的，所述锂离子电池复合隔离膜厚度为30-80um。一种锂离子电池复合隔离膜的制备方法，包括以下步骤：(1)制备PE膜和改性纳米TiO2；(2)取PVDF粉末溶于DMAC/丙酮混合溶剂中，150-450rpm磁力搅拌3-5h，加入改性纳米TiO2，150-450rpm磁力搅拌分散1-3h，配置成PVDF/纳米TiO2混合液；(3)将配置好PVDF/纳米TiO2混合液装入静电纺丝注射器中，进行静电纺丝；(4)将收集到的TiO2@PVDF隔离膜在真空烘箱中干燥，然后以中间层为PE膜，两侧为TiO2@PVDF膜叠加，120-130℃下2MPa热压10-30min，然后自然冷却，保存备用。优选的，所述PE膜由湿法制备。优选的，所述改性纳米TiO2由甲基丙烯酸-2-羟乙酯作为聚合单体，在引发剂2,2-偶氮(2-脒基丙烷)氢氯化物的作用下，聚合单体在纳米TiO2表面吸附聚合形成亲水包覆层。优选的，所述PVDF/纳米TiO2混合液中，所述PVDF质量分数为15％-30％，所述改性纳米TiO2质量分数为0.5％-1.5％。优选的，所述DMAC/丙酮混合溶剂中，两者体积比为7:3。优选的，设置纺丝电压为10-25kV，针头距接收装置的距离15-25cm，溶液注射速率0.05mm/min，纺丝时间为20-60min。一种上述锂离子电池复合隔离膜在制备锂离子电池中的应用，所述锂离子电池包括正极、负极、电解质和位于正极和负极之间如上所述的TiO2@PVDF/PE/TiO2@PVDF锂离子电池复合隔离膜。有益效果1、本专利技术为TiO2@PVDF/PE/TiO2@PVDF夹心结构，中间层PE具有低热关闭温度，能有效防止锂离子电池热失控现象的发生，显著提高锂离子电池的安全性。2、两侧的TiO2@PVDF膜层中纳米TiO2经改性后能均匀分散于PVDF中，经静电纺丝后均匀分散于外层膜中，显著增加PVDF的力学强度，而且使膜的结构更加疏松，有利于电子传输，提高电池的性能。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术做进一步详细介绍，但不局限于此。实施例1：一种锂离子电池复合隔离膜，所述锂离子电池复合隔离膜为三层结构，中间为PE膜，两侧为复合纳米TiO2的PVDF膜，通过热压粘合构成TiO2@PVDF/PE/TiO2@PVDF夹心结构。所述纳米TiO2的改性剂为甲基丙烯酸2-羟乙酯。所述锂离子电池复合隔离膜厚度为30um。一种锂离子电池复合隔离膜的制备方法，包括以下步骤：(1)制备PE膜和改性纳米TiO2；(2)取PVDF粉末溶于DMAC/丙酮混合溶剂中，150rpm磁力搅拌3h，加入改性纳米TiO2，150rpm磁力搅拌分散1h，配置成PVDF/纳米TiO2混合液；(3)将配置好PVDF/纳米TiO2混合液装入静电纺丝注射器中，进行静电纺丝；(4)将收集到的TiO2@PVDF隔离膜在真空烘箱中干燥，然后以中间层为PE膜，两侧为TiO2@PVDF膜叠加，120℃下2MPa热压10min，然后自然冷却，保存备用。所述PE膜由湿法制备。所述改性纳米TiO2由甲基丙烯酸-2-羟乙酯作为聚合单体，在引发剂2,2-偶氮(2-脒基丙烷)氢氯化物的作用下，聚合单体在纳米TiO2表面吸附聚合形成亲水包覆层。所述PVDF/纳米TiO2混合液中，所述PVDF质量分数为15％，所述改性纳米TiO2质量分数为0.5％。所述DMAC/丙酮混合溶剂中，两者体积比为7:3。设置纺丝电压为10kV，针头距接收装置的距离15cm，溶液注射速率0.05mm/min，纺丝时间为20min。一种上述锂离子电池复合隔离膜在制备锂离子电池中的应用，所述锂离子电池包括正极、负极、电解质和位于正极和负极之间如上所述的TiO2@PVDF/PE/TiO2@PVDF锂离子电池复合隔离膜。实施例2：一种锂离子电池复合隔离膜，所述锂离子电池复合隔离膜为三层结构，中间为PE膜，两侧为复合纳米TiO2的PVDF膜，通过热压粘合构成TiO2@PVDF/PE/TiO2@PVDF夹心结构。所述纳米TiO2的改性剂为甲基丙烯酸2-羟乙酯，经改性后纳米TiO2的亲水性增加，能更加均匀地分散于PVDF中。所述锂离子电池复合隔离膜厚度为40um。一种锂离子电池复合隔离膜的制备方法，包括以下步骤：(1)制备PE膜和改性纳米TiO2；(2)取PVDF粉末溶于DMAC/丙酮混合溶剂中，150-450rpm磁力搅拌3-5h，加入改性纳米TiO2，150-450rpm磁力搅拌分散1-3h，配置成PVDF/纳米TiO2混合液；(3)将配置好PVDF/纳米TiO2混合液装入静电纺丝注射器中，进行静电纺丝；(4)将收集到的TiO2@PVDF隔离膜在真空烘箱中干燥，然后以中间层为PE膜，两侧为TiO2@PVDF膜叠加，125℃下2MPa热压15min，然后自然冷却，保存备用。所述PE膜由湿法制备。所述改性纳米TiO2由甲基丙烯酸-2-羟乙酯作为聚合单体，在引发剂2,2-偶氮(2-脒基丙烷)氢氯化物的作用下，聚合单体在纳米TiO2表面吸附聚合形成亲水包覆层。所述PVDF/纳米TiO2混合液中，所述PVDF质量分数为20％，所述改性纳米TiO2质量分数为0.8％。所述DMAC/丙酮混合溶剂中，两者体积比为7:3。设置纺丝电压为15kV，针头距接收装置的距离20cm，溶液注射速率0.05mm/min，纺丝时间为30min。一种上述锂离子电池复合隔离膜在制备锂离子电池中的应用，所述锂离子电池包括正极、负极、电解质和位于正极和负极之间如上所述的TiO2@PVDF/PE/TiO2@PVDF锂离子电池复合隔离膜。实施例3：一种锂离子电池复合隔离膜，所述锂离子电池复合隔离膜为三层结构，中间为PE膜，两侧为复合纳米TiO2的PVDF膜，通过热压粘合构成TiO2@PVDF/PE/TiO2@PVDF夹心结构。所述纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池复合隔离膜，其特征在于，所述锂离子电池复合隔离膜为三层结构，中间为PE膜，两侧为复合纳米TiO2的PVDF膜，通过热压粘合构成TiO2@PVDF/PE/TiO2@PVDF夹心结构。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池复合隔离膜，其特征在于，所述锂离子电池复合隔离膜为三层结构，中间为PE膜，两侧为复合纳米TiO2的PVDF膜，通过热压粘合构成TiO2@PVDF/PE/TiO2@PVDF夹心结构。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池复合隔离膜，其特征在于，所述纳米TiO2的改性剂为甲基丙烯酸2-羟乙酯。3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池复合隔离膜，其特征在于，所述锂离子电池复合隔离膜厚度为30-80um。4.一种如权利要求1至3任一项所述的锂离子电池复合隔离膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备PE膜和改性纳米TiO2；(2)取PVDF粉末溶于DMAC/丙酮混合溶剂中，150-450rpm磁力搅拌3-5h，加入改性纳米TiO2，150-450rpm磁力搅拌分散1-3h，配置成PVDF/纳米TiO2混合液；(3)将配置好PVDF/纳米TiO2混合液装入静电纺丝注射器中，进行静电纺丝；(4)将收集到的TiO2@PVDF隔离膜在真空烘箱中干燥，然后以中间层为PE膜，两侧为TiO2@PVDF膜叠加，120-130℃下2MPa热压10-30min，然后自然冷却，保存备用。5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：金闯，
申请(专利权)人：太仓斯迪克新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32