一种锂离子电池隔膜、锂离子电池及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种锂离子电池隔膜、锂离子电池及制备方法，锂离子电池隔膜，包括基材，以及涂覆在所述基材的两面的胶体，所述胶体包括如下重量份的组分：磷酸铝5‑15；氟化稀土5‑15；氧化镁10‑20；氧化锡5‑15；氧化钛5‑15；纳米二氧化硅2‑8；钛酸异丙酯20‑40；羧甲基纤维素钠5‑15。本发明专利技术的锂离子电池隔膜包括多种无机材料组合，均具有阻燃，耐高温，隔离作用，特别地，磷酸铝、氟化稀土、氧化锡具有更好的耐高温性以及阻燃性，可以显著降低电池起火的几率。此外，本发明专利技术上述多种无机材料组合在基材表面形成的胶体层具有多孔性，可以增强隔膜的隔离能力，减少正极负极表面物质损伤塑料膜。

A lithium ion battery separator, a lithium ion battery and a preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池隔膜、锂离子电池及制备方法
本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种锂离子电池隔膜、锂离子电池及制备方法。
技术介绍
锂离子电池主要包括高活性的正极材料、隔膜以及有机电解液组成。电池在能量转换过程中，当热量产生和累积的速度大于散热速度时，电池内部温度就会持续升高，一旦温度上升到内部连锁反应的门槛温度(约130℃)，锂离子电池内部将会自发的产生一系列的放热副反应，并进一步加剧电池内部的热量累积和温度上升趋势，这一过程还会析出大量的可燃性气体。当温度上升到内部溶剂和可燃性气体的闪点、燃点时，将会导致燃烧甚至爆炸等安全事故。因此，市场急需一种耐高温、阻燃的高性能隔膜，以降低电池起火的几率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种锂离子电池隔膜、锂离子电池及制备方法，旨在提高锂离子电池隔膜的耐高温、阻燃性能，以降低电池起火的几率。为解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的，一种锂离子电池隔膜，包括基材，以及涂覆在所述基材的两面的胶体，所述胶体包括如下重量份的组分：磷酸铝5-15；氟化稀土5-15；氧化镁10-20；氧化锡5-15；氧化钛5-15；纳米二氧化硅2-8；钛酸异丙酯20-40；羧甲基纤维素钠5-15。所述的锂离子电池隔膜，其中，按照重量份计，所述胶体中各组分含量如下：磷酸铝10；氟化稀土10；氧化镁15；氧化锡10；氧化钛10；>纳米二氧化硅5；钛酸异丙酯30；羧甲基纤维素钠10。所述的锂离子电池隔膜，其中，所述基材每一面的所述胶体，厚度为2-3μm。所述的锂离子电池隔膜，其中，所述基材为PE膜、PP膜或PE/PP复合膜。一种锂离子电池，包括正极极片、负极极片、隔膜以及电解液，所述隔膜为如上所述的锂离子电池隔膜。一种锂离子电池，包括正极极片、负极极片、隔膜以及电解液，所述隔膜为：如上所述的锂离子电池隔膜与型号为Celgard2000的隔膜叠合形成的复合隔膜。一种锂离子电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：提供一基材；制备胶体：将5-15份磷酸铝、5-15份氟化稀土、10-20份氧化镁、5-15份氧化锡、5-15份氧化钛、2-8份纳米二氧化硅、20-40份钛酸异丙酯和5-15份羧甲基纤维素钠制成成分均匀的胶体；将所述胶体涂覆在所述基材的两面，并干燥，得到锂离子电池隔膜。所述的锂离子电池隔膜的制备方法，其中，所述胶体制备过程包括如下步骤：将磷酸铝、氟化稀土、氧化镁、氧化锡、氧化钛和羧甲基纤维素钠混合，进行第一次研磨；然后加入钛酸异丙酯，进行第二次研磨；最后加入纳米二氧化硅，进行第三次研磨，得到所述胶体。所述的锂离子电池隔膜的制备方法，其中，所述第一次研磨的研磨时间为40-80min。所述的锂离子电池隔膜的制备方法，其中，干燥的条件为：于60-70℃真空环境中干燥。本专利技术与现有技术相比，有益效果在于：本专利技术在基材表面涂附多种无机材料组合，均具有阻燃，耐高温，隔离作用，特别地，磷酸铝、氟化稀土、氧化锡具有更好的耐高温性以及阻燃性，可以显著降低电池起火的几率。此外，本专利技术上述多种无机材料组合在基材表面形成的胶体层具有多孔性，可以增强隔膜的隔离能力，减少正极负极表面物质损伤塑料膜，起到保护、缓冲的作用。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供的一种锂离子电池隔膜，包括基材，以及涂覆在所述基材的两面的胶体。其中，胶体主要组分为5-15份磷酸铝、5-15份氟化稀土、10-20份氧化镁、5-15份氧化锡、5-15份氧化钛、2-8份纳米二氧化硅、20-40份钛酸异丙酯和5-15份羧甲基纤维素钠。基材可以是PE膜、PP膜或PE/PP复合膜等塑料膜，单面胶体的厚度优选为2-3μm。本专利技术在基材表面涂附多种无机材料组合，均具有阻燃，耐高温，隔离作用，特别地，磷酸铝中磷酸根具有良好的阻燃性，氟化稀土不容易燃烧，对锂离子电池起火具有抑制作用，氧化锡具有更好的耐高温性，本专利技术的锂离子电池隔膜可以显著降低电池起火的几率。此外，本专利技术上述多种无机材料组合在基材表面形成的胶体层具有多孔性，可以增强隔膜的隔离能力，减少正极负极表面物质损伤塑料膜，起到保护、缓冲的作用。本专利技术还提供了一种上述锂离子电池隔膜的制备方法实施例，具体是在基材上涂覆胶体。其中，胶体是由5-15份磷酸铝、5-15份氟化稀土、10-20份氧化镁、5-15份氧化锡、5-15份氧化钛、2-8份纳米二氧化硅、20-40份钛酸异丙酯和5-15份羧甲基纤维素钠制成；然后进行干燥，具体可以在60-70℃真空环境中干燥，得到锂离子电池隔膜。具体地，胶体制备过程包括如下步骤：将磷酸铝、氟化稀土、氧化镁、氧化锡、氧化钛和羧甲基纤维素钠混合，进行第一次研磨，研磨时间可以是40-80min；然后加入钛酸异丙酯，进行第二次研磨；最后加入纳米二氧化硅，进行第三次研磨，得到所述胶体。本专利技术先将羧甲基纤维素钠与其中五种无机材料混合研磨均匀后，再加入液态的钛酸异丙酯进一步研磨，最后将纳米二氧化硅分散到体系中，可以获得颗粒大小基本一致并且分散均匀的胶体，使最终个隔膜具有更好的机械强度和耐高温、阻燃性能。基于上述锂离子电池隔膜，本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括正极极片、负极极片、隔膜以及电解液，其中，隔膜为采用本专利技术的锂离子电池隔膜。可以获得耐高温、阻燃性能好的锂离子电池。此外，将本专利技术的锂离子电池隔膜和现有的隔膜配合使用，例如将本专利技术的锂离子电池隔膜与型号为Celgard2000的隔膜叠合进行使用，Celgard2000隔膜为基础隔膜，起着隔离锂离子、防止短路的作用，本专利技术的隔膜起着增强机械强度、耐高温、抑制电解液体燃烧的作用，复合隔膜可以降低电池起火几率，提高锂离子电池的安全性能。实施例1(1)按照表1中的组分含量，将磷酸铝、氟化稀土、氧化镁、氧化锡、氧化钛和羧甲基纤维素钠混合，研磨1h。(2)加入钛酸异丙酯，研磨10min。(3)加入纳米二氧化硅，研磨30min，得到胶体。(4)在PE基材上涂覆上述胶体，厚度为3μm，然后于65℃进行真空干燥，再对PE基材的另一面重复上述涂覆干燥操作，得到锂离子电池隔膜。表1锂离子电池隔膜各组分含量序号材料质量(克)功能1磷酸铝10阻燃，耐高温，隔离2氟化稀土10阻燃，耐高温，隔离3氧化镁15阻燃，耐高温，隔离4氧化锡10阻燃，耐高温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池隔膜，其特征在于，包括基材，以及涂覆在所述基材的两面的胶体，所述胶体包括如下重量份的组分：/n磷酸铝5-15；/n氟化稀土5-15；/n氧化镁10-20；/n氧化锡5-15；/n氧化钛5-15；/n纳米二氧化硅2-8；/n钛酸异丙酯20-40；/n羧甲基纤维素钠5-15。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池隔膜，其特征在于，包括基材，以及涂覆在所述基材的两面的胶体，所述胶体包括如下重量份的组分：
磷酸铝5-15；
氟化稀土5-15；
氧化镁10-20；
氧化锡5-15；
氧化钛5-15；
纳米二氧化硅2-8；
钛酸异丙酯20-40；
羧甲基纤维素钠5-15。


2.如权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，按照重量份计，所述胶体中各组分含量如下：
磷酸铝10；
氟化稀土10；
氧化镁15；
氧化锡10；
氧化钛10；
纳米二氧化硅5；
钛酸异丙酯30；
羧甲基纤维素钠10。


3.如权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述基材每一面的所述胶体，厚度为2-3μm。


4.如权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述基材为PE膜、PP膜或PE/PP复合膜。


5.一种锂离子电池，包括正极极片、负极极片、隔膜以及电解液，其特征在于，所述隔膜为权利要求1-4任一所述的锂离子电池隔膜。


6.一种锂离子电池，包括正极极片、负极极...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏朝阳，谢佐文，张彪，
申请(专利权)人：衡阳瑞达电源有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43