热水壶用的磷酸铁锂锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种热水壶用的磷酸铁锂锂离子电池，包括正极、负极以及将正极和负极分隔开的隔膜，所述隔膜包括两个基膜层、以及夹设于两个基膜层之间的陶瓷纤维层；所述陶瓷纤维层的外表面上焊接有纳米颗粒，其由聚多巴胺包覆纳米二氧化硅组成。本发明专利技术通过设置兼具良好机械强度、优异的耐高温性能、较高的透气性和润湿性的隔膜，进而提高锂电池使用的安全性。

【技术实现步骤摘要】
热水壶用的磷酸铁锂锂离子电池
本专利技术涉及锂电池
更具体地说，本专利技术涉及一种热水壶用的磷酸铁锂锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池凭其电压高、体积小、质量轻、无记忆效应、循环次数多、寿命长等诸多优点在充电电池中脱颖而出，锂离子电池的应用领域不断扩大，已经渗透到了汽车、航天、数码设备以及日常生活的小设备，例如可外出携带、具有加热功能的热水壶也有用锂离子电池，可满足外出快速获取热水的需求，为了保证人们使用的安全性，锂离子电池的各部件的材料性能受到了广泛关注，作为锂离子电池的核心部件的隔膜，其性能的优劣直接影响锂电池的安全性能的好坏。现有的锂电池隔膜多存在强度低、耐高温差等缺陷，在充放电过程中极易出现隔膜被击穿或卷曲使得正负极直接接触，导致电池短路，进而引起电池爆炸，导致安全事故的发生。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种热水壶用的磷酸铁锂锂离子电池，其通过设置兼具良好机械强度、优异的耐高温性能、较高的透气性和润湿性的隔膜，进而提高锂电池使用的安全性。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种其包括正极、负极以及将正极和负极分隔开的隔膜，所述隔膜包括两个基膜层、以及夹设于两个基膜层之间的陶瓷纤维层；所述陶瓷纤维层的外表面上焊接有纳米颗粒，其由聚多巴胺包覆纳米二氧化硅组成。优选的是，所述的热水壶用的磷酸铁锂锂离子电池，所述纳米颗粒的制备方法为：按重量份数计，将50～60份的无水乙醇和0.8～1份的去离子水加入反应容器中，并置于超声仪中处理，20min后在超声震荡下，向反应容器中加入2～2.5份的正硅酸乙酯，继续震荡20min后用浓度为0.1mol/L盐酸将反应容器中的混合液的PH调至4，并向反应容器中加入0.4～0.5份的硅烷偶联剂，其加入速度为0.5g/min，加入完成后将反应容器中的混合液加热至40℃，搅拌下反应6h后用浓度为0.05mol/L的氨水将反应容器中的反应体系的PH调至8，向反应体系中滴加浓度为5mg/L的多巴胺溶液，加入速度为1mL/min；多巴胺溶液加入完成后继续搅拌2h后停止反应，干燥、粉碎，并用无水乙醇洗涤1～3次，然后置于80℃的真空干燥箱中干燥24h，得纳米二氧化硅与聚多巴胺的包覆物；其中，多巴胺溶液与正硅酸乙酯的重量比为1.5:1。优选的是，所述的热水壶用的磷酸铁锂锂离子电池，所述基膜层的制备方法为：步骤一、按重量份数计，8～10份的聚酰胺酸、0.1～0.2份的纳米勃姆石、0.1～0.2份的纳米氧化钡分散于60～80份的DMF中，于400～500r/min的转速下，搅拌120～150min后置于超声仪中震荡处理40～50min，得纺丝液，将纺丝液进行静电纺丝2h得聚酰胺酸纤维薄膜；步骤二、将聚酰胺酸纤维薄膜置于氮气氛围的管式炉中进行高温炭化处理，得炭化后的聚酰胺酸纤维薄膜；步骤三、将多巴胺、三羟甲基氨基甲烷试剂加入烧杯中，向烧杯中加入去离子水充分搅拌混匀，然后将炭化后的聚酰胺酸纤维薄膜浸泡于烧杯中，磁力搅拌20～30h后取出，用无水乙醇洗涤炭化后的聚酰胺酸纤维薄膜1～3次，自然晾干即得所述基膜层；其中多巴胺、三羟甲基氨基甲烷试剂与去离子水的重量比为1:2～5:90～100。优选的是，所述的热水壶用的磷酸铁锂锂离子电池，步骤一中的纳米勃姆石经过了改性处理，具体为：按重量份计，将4.5～5份的纳米勃姆石均匀的分散于无水乙醇中，超声震荡下，向无水乙醇中加入0.05～0.1份的乙烯基三甲氧基硅烷和0.025～0.05份的十二烷基三甲氧基硅烷，60℃下反应30min后升温至150℃，继续反应15min后抽滤去除无水乙醇溶剂，将滤渣至于温度为110℃的烘箱中，烘干4h后取出，研磨成粉，即得改性纳米勃姆石。优选的是，所述的热水壶用的磷酸铁锂锂离子电池，步骤一中，静电纺丝条件为：推液速度0.002mm/s、接收距离14～18cm，电压20～24kv的条件下静电纺丝2h。优选的是，所述的热水壶用的磷酸铁锂锂离子电池，步骤二中，炭化处理包括一级炭化和二级炭化，一级炭化温度为400～500℃，时间为1～2h，保留0.5～1h，二级炭化温度为600～800℃，时间为1～3h，保留1～2h。本专利技术至少包括以下有益效果：1、本专利技术通过设置兼具良好机械强度、优异的耐高温性能、较高的透气性和润湿性的隔膜，进而提高锂电池使用的安全性；2、本专利技术的陶瓷纤维层对两个基膜起到支撑和隔热的作用，如其中一侧温度过高，导致相邻的基膜受损或变形，其中一侧的电子渗入其中一个基膜中，陶瓷纤维层可减缓从其中一侧的基膜到另一基膜的热量传递，陶瓷纤维层和另一基膜起到对电子或热量的阻断的作用，避免正负极的直接接触，大大提高隔膜的整体耐热性；陶瓷纤维层本身也是多孔结构，具有较好的吸液保液的性能，进而增强基膜的吸液保液性，继而大大提高电池充、放电速率等性能；同时在陶瓷纤维层的表面焊接聚多巴胺包覆纳米二氧化硅的纳米颗粒，多孔结构的聚多巴胺内部填充二氧化硅，具有丰富的孔道结构和较高的孔隙率，具有良好的透气性，利于电解液的吸收和保持，提高了陶瓷纤维层表面与电解液间的亲和性，进而提高陶瓷纤维层的表面的润湿性、吸液保液性，从而达到提高隔膜的润湿性和吸液保液性能，最终达到提高锂电池充放电效率的目的；同时二氧化硅还可提高陶瓷纤维层的力学强度，进而提高隔膜的机械强度；3、在二氧化硅原位生成的同时对二氧化硅进行硅烷改性，并在二氧化硅改性生成的体系中加入多巴胺，多巴胺在弱碱性环境下可发生自聚，硅烷改性和多巴胺的加入可避免二氧化硅形成过程中的团聚，经过改性的二氧化硅能够更好的与聚多巴胺结合，二氧化硅能够更加均匀的分散于聚多巴胺中，进而提高纳米颗粒的润湿性、机械强度等综合性能；4、勃姆石颗粒表面的极性基团，勃姆石还具有优异的导热性能，配合纳米氧化钡可提高基膜的拉伸强度和断裂伸长率，同时基膜的耐热性、耐磨性也得到了提高；本专利技术通过在纺丝液中加入纳米勃姆石、纳米氧化钡，进行静电纺丝，可大大提高基膜的力学强度、热稳定性，同时还可提高基膜的孔隙率和孔隙尺寸，进而提高基膜的吸液率，达到提高隔膜的热稳定性、力学强度、吸液率、电学稳定性的技术效果，进而使得制备得到的锂电池的具有优异的耐热性能、高倍率容量和良好的循环可逆性，保证锂电池使用的安全可靠性；5、将静电纺丝得到的聚酰胺酸纤维薄膜进行高温炭化，可大大提高聚酰胺酸纤维薄膜的孔隙率和孔隙尺寸，随后将炭化后的聚酰胺酸纤维薄膜进入多巴胺溶液中，多巴胺在聚酰胺酸纤维薄膜上原位聚合，形成网状结构的聚多巴胺，增加聚酰胺酸纤维薄膜与电解液的亲和性，进而提高基膜的吸液保液性能，同时还可提高基膜的热稳定性和电学稳定性；6、对勃姆石进行表面改性，避免勃姆石在纺丝液中的团聚，使得勃姆石能够更加均匀的分散于纺丝液中，使得勃姆石的优异性能发挥至最大。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.热水壶用的磷酸铁锂锂离子电池，其包括正极、负极以及将正极和负极分隔开的隔膜，其特征在于，所述隔膜包括从两个基膜层、以及夹设于两个基膜层之间的陶瓷纤维层；所述陶瓷纤维层的外表面上焊接有纳米颗粒，其由聚多巴胺包覆纳米二氧化硅组成。/n

【技术特征摘要】
1.热水壶用的磷酸铁锂锂离子电池，其包括正极、负极以及将正极和负极分隔开的隔膜，其特征在于，所述隔膜包括从两个基膜层、以及夹设于两个基膜层之间的陶瓷纤维层；所述陶瓷纤维层的外表面上焊接有纳米颗粒，其由聚多巴胺包覆纳米二氧化硅组成。


2.如权利要求1所述的热水壶用的磷酸铁锂锂离子电池，其特征在于，所述纳米颗粒的制备方法为：
按重量份数计，将50～60份的无水乙醇和0.8～1份的去离子水加入反应容器中，并置于超声仪中处理，20min后在超声震荡下，向反应容器中加入2～2.5份的正硅酸乙酯，继续震荡20min后用浓度为0.1mol/L盐酸将反应容器中的混合液的PH调至4，并向反应容器中加入0.4～0.5份的硅烷偶联剂，其加入速度为0.5g/min，加入完成后将反应容器中的混合液加热至40℃，搅拌下反应6h后用浓度为0.05mol/L的氨水将反应容器中的反应体系的PH调至8，向反应体系中滴加浓度为5mg/L的多巴胺溶液，加入速度为1mL/min；多巴胺溶液加入完成后继续搅拌2h后停止反应，干燥、粉碎，并用无水乙醇洗涤1～3次，然后置于80℃的真空干燥箱中干燥24h，得纳米二氧化硅与聚多巴胺的包覆物；其中，多巴胺溶液与正硅酸乙酯的重量比为1.5:1。


3.如权利要求2所述的热水壶用的磷酸铁锂锂离子电池，其特征在于，所述基膜层的制备方法为：
步骤一、按重量份数计，8～10份的聚酰胺酸、0.1～0.2份的纳米勃姆石、0.1～0.2份的纳米氧化钡分散于60～80份的DMF中，于400～500r/min的转速下，搅拌120～150min后置于超声仪中震荡处理4...

【专利技术属性】
技术研发人员：何敏华，陆何萍，
申请(专利权)人：广西华政新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45