一种功能性复合隔膜制造技术

技术编号:22746952 阅读:74 留言:0更新日期:2019-12-04 16:46
本实用新型专利技术专利公开了一种用于二次电池的功能性复合隔膜。该复合隔膜由商业的聚烯烃隔膜、无机氧化物涂层、导电涂层组成。与单一的聚烯烃隔膜相比,不仅改性隔膜中的无机氧化物涂层可以提高隔膜的热稳定性,防止隔膜因高温变形融化引发短路,而且导电涂层可以促进界面的电子转移,减小无机物涂层带来的传荷电阻大的副作用,获得同时具有高安全性、低界面电荷传输阻抗的功能性复合隔膜。

A functional composite diaphragm

The utility model discloses a functional composite diaphragm for a secondary battery. The composite membrane consists of commercial polyolefin membrane, inorganic oxide coating and conductive coating. Compared with the single polyolefin membrane, not only the inorganic oxide coating in the modified membrane can improve the thermal stability of the membrane, prevent the membrane from short circuit caused by high temperature deformation melting, but also the conductive coating can promote the electronic transfer of the interface, reduce the side effect of the large load transfer resistance brought by the inorganic coating, and obtain the function of high safety and low interface charge transfer resistance at the same time Sexual compound diaphragm.

【技术实现步骤摘要】
一种功能性复合隔膜
本技术涉及电池领域,具体地涉及到锂离子电池、锂-硫电池、金属锂-离子电池、钠电池等领域。是一种用于该类电池领域、能够防止隔膜在高温下融化引发短路并且提高电极界面电荷传输能力的功能性复合隔膜。
技术介绍
锂离子电池具有能量密度高、体积小、质量轻等优点,已经广泛的应用于各种便携式和大型的电子电器设备。隔膜是锂离子电池四大关键材料之一,通常是一种多孔的聚合物膜材料,具备较好的离子传输能力和电子绝缘性,设置在正负极之间防止正负极直接接触造成短路。隔膜性能的好坏直接影响电池容量、循环和安全等性能,研发高性能的隔膜对于电池的进一步广泛应用具有非常重要的意义。目前采用的隔膜主要为聚烯烃隔膜,主要有聚丙烯、聚乙烯、无纺布等(CN102064299A、CN103887464A)。但是由于其熔点较低,当电池在不当使用时,温度超过150oC,造成隔膜融化,从而造成正负极短路,产生严重的安全事故。为此,在隔膜表面涂覆一层陶瓷层,如氧化铝、氧化硅、氧化锆等来提高隔膜的热稳定性,但是这些无机氧化物普遍都有导电性不好的缺点,导致复合隔膜界面阻抗大或者界面电荷传输能力弱的问题。
技术实现思路
为了解决改性隔膜陶瓷层存在的电荷传输能力弱的问题,本技术,在常规隔膜涂布一层无机氧化物后,再涂布一层导电涂层来改善因无机氧化物导电性差而产生的高界面阻抗,从而获得一种既具有良好的安全性,又具有界面电荷传输能力强的功能性复合隔膜。本技术采取的技术方案为:一种功能性复合隔膜,由商业聚烯烃隔膜、无纺布作为基体层,基体层外单面或者双面涂布均匀致密的无机氧化物层,然后在该无机氧化物层外面再单面或者双面涂布一层均匀致密的导电颗粒外层。本技术一种功能性复合隔膜,基体层商业聚烯烃隔膜具有均匀的孔隙结构,孔隙率为10-60%,孔径为0.01-1mm,厚度为1-25mm。本技术一种功能性复合隔膜,基体层商业聚烯烃隔膜具有均匀的孔隙结构,孔隙率为30-50%,孔径为0.1-0.3mm,厚度为5-20mm。本技术一种功能性复合隔膜,无机氧化物层为氧化铝材料,所述氧化铝粒径为1nm-1mm,氧化铝涂层的厚度为0.1mm-10mm。本技术一种功能性复合隔膜,所述氧化铝粒径为50nm-300nm,氧化铝涂层的厚度为0.5-4mm。本技术一种功能性复合隔膜,导电颗粒外层所用导电材料为多壁碳纳米管,孔径为10-100nm,长度为1-20mm,多壁碳纳米管涂层厚度为2-15mm。本技术一种功能性复合隔膜,多壁碳纳米管孔径为20-50nm,长度为5-10mm,多壁碳纳米管涂层厚度为5-10mm。本技术一种功能性复合隔膜,该电池改性隔膜可以用于锂离子电池、锂-硫电池、金属锂-离子电池、钠电池。本技术获得的有益效果为:无机氧化物涂层可以有效地提高隔膜的热稳定性,防止隔膜因高温融化而发生短路,导电涂层可以有效减小因无机氧化物涂层导电性差而产生的大界面阻抗,有效促进电极界面电荷传输,即在提高了隔膜高温安全性能的同时,也保证了电池的电化学性能。附图说明图1是本技术公开的复合隔膜的产品示意图。图2是本技术实施例1、对比例1-1和对比例1-2中不同隔膜组装半电池后测得的交流阻抗图。具体实施方式结合图示,下面介绍一下一种功能性复合隔膜的具体实施方式。如图1所示,本技术复合隔膜为多层结构,支撑层1为商业化聚丙烯隔膜,修饰层2为无机氧化物涂层,修饰层3为导电涂层,下面将介绍制备复合隔膜的一些具体实施例。实施例1基体隔膜采用单层聚丙烯隔膜,孔隙率为50%,孔径为0.1mm,厚度为20mm。所采用的氧化铝的粒径为100nm,在隔膜的单面进行涂布,涂布厚度为2.5mm,所采用的多壁碳纳米管孔径为30nm,长度为7-10mm,在氧化铝涂层的基础上进行单面涂布,涂布的厚度为8mm。最后得到单面依次涂布多壁碳纳米管、氧化铝的复合隔膜。然后按照以下方法将得到的复合隔膜组装成半电池进行传荷阻抗测试。隔膜传荷阻抗测试测试方法:交流阻抗法测试设备:辰华电化学工作站760e测试过程:采用2025扣式电池进行电池测试,正极为商业化的磷酸铁锂,隔膜为实施例1中的产品,负极为锂片,电解液为LB315型三元电解液,依次放入扣式电池中,涂层的一面对向磷酸铁锂,然后组装成半电池,静置8小时,进行交流阻抗测试,测试的频率区间为10-1-105Hz,振幅为5mV,同种类型的电池测试三组,取平均值,数据汇总于表1中。对比例1-1将未进行任何改性的商业化聚丙烯隔膜作为对比例1-1。对比例1-2将单面涂布纳米氧化铝的改性隔膜作为对比例1-2。基体隔膜采用单层聚丙烯隔膜,孔隙率为50%,孔径为0.1mm,厚度为20mm。所采用的氧化铝的粒径为100nm,涂布厚度为2.5mm,在隔膜单面进行涂布。将对比例1-1和对比例1-2中隔膜分别按照实施例1中测试过程进行传荷阻抗测试,将测试结果汇总于表1中。实施例2基体隔膜采用单层聚乙烯隔膜,孔隙率为50%,孔径为0.3mm,厚度为15mm,所采用的氧化铝的粒径为200nm,在隔膜的双面分别涂布,每个面的涂布厚度都为2mm,所采用的多壁碳纳米管孔径为20nm,长度为10-12mm,在隔膜的双面氧化铝涂层的基础上分别涂布,每个面涂布的厚度都为5mm。最后得到双面依次涂布多壁碳纳米管、氧化铝的复合隔膜。将实施例2中得到的复合隔膜按照实施例1中测试过程进行传荷阻抗测试,将测试结果汇总于表1中。实施例3基体隔膜采用无纺布隔膜,孔隙率为60%,孔径为0.2mm,厚度为22mm,所采用的氧化铝的粒径为500nm,在隔膜的双面分别涂布,每个面的涂布厚度都为3mm,所采用的多壁碳纳米管孔径为40nm,长度为2-6mm,在隔膜的双面氧化铝涂层的基础上分别涂布,每个面涂布的厚度都为6mm。最后得到双面依次涂布多壁碳纳米管、氧化铝的复合隔膜。将实施例3中得到的复合隔膜分别按照实施例1中测试过程进行传荷阻抗测试,将测试结果汇总于表1中。表1是本技术实施例和对比例中不同隔膜测试所得传荷阻抗数据汇总表。表1不同隔膜测试所得传荷阻抗数据汇总表根据图2和表1的结果显示,在商业化的聚丙烯隔膜涂布了纳米氧化铝之后,传荷阻抗明显增大,而在纳米氧化铝外层再次涂布一层多壁碳纳米管导电层后,界面阻抗明显减小,即综合二者之后,本技术获得了一种同时具有高温下高安全性能和低界面电荷传输阻抗的功能性复合隔膜。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功能性复合隔膜,其特征在于,由商业聚烯烃隔膜、无纺布作为基体层,基体层外单面或者双面涂布均匀致密的无机氧化物层,然后在该无机氧化物 层外面再单面或者双面涂布一层均匀致密的导电颗粒外层。/n

【技术特征摘要】
1.一种功能性复合隔膜,其特征在于,由商业聚烯烃隔膜、无纺布作为基体层,基体层外单面或者双面涂布均匀致密的无机氧化物层,然后在该无机氧化物层外面再单面或者双面涂布一层均匀致密的导电颗粒外层。


2.根据权利要求1所述的功能性复合隔膜,其特征在于,基体层商业聚烯烃隔膜具有均匀的孔隙结构,孔隙率为10-60%,孔径为0.01-1mm,厚度为1-25mm。


3.根据权利要求2所述的功能性复合隔膜,其特征在于,基体层商业聚烯烃隔膜具有均匀的孔隙结构,孔隙率为30-50%,孔径为0.1-0.3mm,厚度为5-20mm。


4.根据权利要求1所述的功能性复合隔膜,其特征在于,无机氧化物层为氧化铝材料,所述氧化铝粒径为1nm-1...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨德志吴宇平吴中元朱玉松郑健
申请(专利权)人:浙江地坤键新能源科技有限公司
类型:新型
国别省市:浙江;33

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