一种碱金属电池用复合隔膜及其制备和应用制造技术

本发明专利技术涉及一种碱金属电池用复合隔膜及其制备方法，其中复合隔膜包括涂覆陶瓷涂层的有机隔膜基体层和非晶态的碱金属离子导体无机固体层组成；所述的制备方法为真空物理沉积方法，包括如下步骤：将有机隔膜基体通过卷对卷的方式通过真空沉积腔体，真空箱体真空度0.5‑5Pa，反应气体为氮气，沉积电源功率30‑180W，沉积时间5‑30分钟，沉积制得复合隔膜。沉积的无机固体层致密无孔，使隔膜具有很强的机械性能和耐高温性能，能够有效防止电池杂质和金属枝晶造成的内短路发生，以及电池隔膜的热形变，同时无机固体层具有碱金属阳离子高速传导性能、空气中稳定和杂离子阻隔功能，能够显著提高电池的安全性能和循环寿命。

A composite membrane for alkaline metal battery and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种碱金属电池用复合隔膜及其制备和应用
本专利技术涉及化学电源领域，具体涉及一种碱金属电池用复合隔膜及其制备方法。
技术介绍
化学电源在国民经济中显示出越来越重要的影响，尤其是新能源电动车的快速发展促进了二次电池的快速发展，以锂离子二次电池为动力的混合动力车及纯电动车已经实现规模化应用，但是由于锂离子电池比能量限制所带来的里程焦虑问题限制了电动车的发展，同时由于锂盐和钴盐价格居高不下导致高比能量车用锂离子电池成本飞涨，因此，国际各大电池厂家及研发机构积极开发具有高镍、低钴型高比能量锂离子电池以求提高比能量的同时降低钴的用量，进而提高电池的性价比。除了锂离子电池以外国内外也在开发高比能量的锂电池，如锂硫电池、锂空气电池，以及非锂型二次电池，如镁离子电池、钠离子电池和铝离子电池。这些电池的共同点是具有高的比能量，但是高的比能量也带来了新的问题，由于单位体积或质量内包含了更多的能量，电池安全性收到了极大的考验。隔膜在电池内部起到阻隔正负极间电子传导的作用，一旦隔膜失效将导致电池热失控，并产生安全事故，危及使用者或设备的安全。因此目前车用动力电池开始逐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碱金属电池用复合隔膜，其中，复合隔膜包括涂覆陶瓷涂层的有机隔膜基体层和附着于陶瓷涂层上的非晶态的碱金属离子导体无机固体层，形成有机隔膜层、陶瓷涂层和离子导体无机固体层依次叠合的层叠结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种碱金属电池用复合隔膜，其中，复合隔膜包括涂覆陶瓷涂层的有机隔膜基体层和附着于陶瓷涂层上的非晶态的碱金属离子导体无机固体层，形成有机隔膜层、陶瓷涂层和离子导体无机固体层依次叠合的层叠结构。


2.根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于：所述的有机隔膜材质包括聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯、芳纶、聚偏氟乙烯、聚醚酰亚胺、植物纤维中的一种或二种以上组成，有机隔膜层孔隙率为30-80％(优选40-55％)，孔径分布在0.01-0.1微米(优选0.06-0.8微米)，隔膜厚度为6-30微米(优选9-16微米)；陶瓷涂层为氧化铝、氧化硅、勃姆石、氧化锆、氧化镁中的一种或二种以上多孔涂层，所述的陶瓷涂层孔隙率为30-50％(优选40-45％)，孔径分布在0.01-0.1微米(优选0.06-0.8微米)，厚度为0.5-4微米(优选1-2微米)。


3.根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于：所述的非晶态的碱金属离子导体无机固体层为致密无孔层，离子导体组成中包含锂或钠元素中的一种或二种，元素X为硅、锗元素中的一种或两种，磷元素，氧元素，氮元素，Y元素为氟、氯、溴、碘元素中的一种，表达式为LiaXbPOcNdYe或NaaXbPOcNdYe，其中2≤a≤3.5，0.01≤b≤0.5，2≤c≤4，0.05≤d≤1，0.01≤e≤0.5(优选2.8≤a≤3.0，0.05≤b≤0.1，3.0≤c≤3.3，0.1≤d≤0.2，0.05≤e≤0.1)，离子导体的离子导体电导率为1×10-3～1×10-6S/cm(优选2×10-4～2×10-5S/cm)。


4.根据权利要求1或3所述的复合隔膜，其特征在于：所述的非晶态的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王崇，陈剑，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21