一种锂电池隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种锂电池隔膜及其制备方法，包括无纺布基层和位于无纺布基层正反面的静电纺丝层，所述静电纺丝层按照质量百分比计，包括如下原料：聚对苯二甲酸乙二醇酯50～60%、LCP聚合物10～15%、DMF15～20%陶瓷粉体5～10%、硅烷偶联剂1～1.5%、无水乙醇5～10%、蒸馏水1～3%、云母粉1～2%、分散剂0.3～0.8%以及抗氧剂0.2～0.5%。本发明专利技术制备的锂电池隔膜，通过提高陶瓷粒子与基体材料之间的粘合性，避免陶瓷粒子脱落，保证锂电池隔膜表面性能均一，提高锂电池的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池隔膜及其制备方法
本专利技术涉及锂电池的
，尤其是涉及一种锂电池隔膜及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜四大材料组成，锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一，隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两级接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。电池的种类不同，采用的隔膜也不同，对于锂离子电池，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要隔膜材料耐有机溶剂。根据不同的物理、化学特性，锂电池隔膜材料可以分为织造隔膜、非织造隔膜、微孔隔膜、复合隔膜、隔膜纸等几类，其中聚烯烃材料因具有优异的力学性能、化学稳定性和相对低廉的特点，商品化锂电池隔膜材料主要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。但是随着锂电池的发展，由聚乙烯、聚丙烯制备的微孔隔膜暴露出越来越多的缺点，例如当温度升高时，微孔隔膜容易产生收缩，造成大面积的电池内短路，带来安全隐患，针对上述问题，产业化应用最多的方法是在聚烯烃隔膜表面引入陶瓷粉体形成陶瓷涂层。但是陶瓷粒子为无机材料，基体材料为有机物，陶瓷粒子与基体材料之间的粘合性差，陶瓷粒子易从基体材料表面脱落，脱落的陶瓷粒子造成隔膜表面性能不均一，影响电池性能；另外脱落的陶瓷粒子会增加电解液中锂离子迁移的阻力，不利于锂电池的快速充放电。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的之一是提供一种锂电池隔膜，通过提高陶瓷粒子与基体材料之间的粘合性，保证锂电池隔膜表面性能均一，提高锂电池的性能；本专利技术的目的之二是提供一种锂电池隔膜的制备方法。本专利技术的上述专利技术目的一是通过以下技术方案得以实现的：一种锂电池隔膜，包括无纺布基层和位于无纺布基层正反面的静电纺丝层，所述静电纺丝层按照质量百分比计，包括如下原料：聚对苯二甲酸乙二醇酯50～60％、LCP聚合物10～15％、DMF15～20％、陶瓷粉体5～10％、硅烷偶联剂1～1.5％、无水乙醇5～10％、蒸馏水1～3％、云母粉1～2％、分散剂0.3～0.8％以及抗氧剂0.2～0.5％。通过采用上述技术方案，以无纺布作为基层，在无纺布基层的两面设置静电纺丝层，聚对苯二甲酸乙二醇酯与无纺布之间相容性好，且聚对苯二甲酸乙二醇酯具有良好的耐热性、耐药品性和电绝缘性，当电池出现温度异常升高时，隔膜不易收缩，使用过程中的尺寸稳定性好，隔膜浸泡在电解液中结构稳定，不会影响锂电池的正常充放电过程。LCP聚合物具有全芳香族聚酯结构，与聚对苯二甲酸乙二醇酯之间具有良好的相容性，在静电纺丝层原料中加入LCP聚合物，因LCP聚合物具有良好的热稳定性和机械性能，因此能够提高静电纺丝层的热稳定性和机械性能，从而提高隔膜整体的热收缩性能。采用陶瓷粉体填充聚对苯二甲酸乙二醇酯，陶瓷粉体比表面积大起到增强效果，有机基体的结晶度减小，离子电导率和吸液率均有所提高；另外陶瓷粉体表面的基团具有路易斯酸性，与路易斯碱性基团和锂盐发生反应时，能够提高锂电池的电化学性能。陶瓷粉体加入到聚对苯二甲酸乙二醇酯中，由于表面基团、极性的不同，导致陶瓷粉体容易团聚，不能够均匀分散，通过硅烷偶联剂处理过的陶瓷粉体在聚对苯二甲酸乙二醇酯中能够均匀分散且二者之间的粘合性强，因此将静电纺丝层喷射在无纺布上时，聚对苯二甲酸乙二醇酯起到胶粘剂的作用，粘接陶瓷粉体和无纺布，陶瓷粉体不易与无纺布基层发生脱离，因此使得制备的电池隔膜表面性能均一，锂离子迁移不受隔膜的影响，从而提高锂电池的性能。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述陶瓷粉体至少包括Al2O3、SiO2中的一种。通过采用上述技术方案，Al2O3、SiO2具有亲液性和耐热性，加入到隔膜材料中能够提高隔膜的润湿性。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述Al2O3和SiO2的质量比为1：1.2。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述硅烷偶联剂为KH-550。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述分散剂为氨基硅烷。通过采用上述技术方案，氨基硅烷具有氨基和乙氧基，同时具备亲水性和亲油性，亲水性质使得氨基硅烷与陶瓷粉体及云母粉之间的相容性好，亲油性质使得氨基硅烷与聚对苯二甲酸乙二醇酯相容性好，聚对苯二甲酸乙二醇酯熔融时，陶瓷粉体以及云母粉能够分散均匀，不会产生沉降，分散剂的使用能够进一步提高陶瓷粉体在聚对苯二甲酸乙二醇酯中分散均匀的程度，因此将静电纺丝层原料通过静电纺丝方法喷射在无纺布基层上时，陶瓷粉体既能够在无纺布基层上均匀分布又不易脱落，使得锂电池隔膜性能均一。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述抗氧剂为抗氧剂168。通过采用上述技术方案，锂电池隔膜设置在锂电池中间，长期浸泡在电解液中，抗氧剂168能够避免隔膜氧化，保证锂电池正常使用。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述无纺布基层为聚丙烯层。通过采用上述技术方案，聚丙烯力学性能优异、耐高温、耐化学品，作为隔膜的基层材料，在电解液中能够稳定存在，不会影响锂电池的充放电。本专利技术的上述专利技术目的二是通过以下技术方案得以实现的：一种锂电池隔膜的制备方法，具体包括如下步骤：步骤1、无水乙醇和蒸馏水混合后，再加入硅烷偶联剂，然后超声至硅烷偶联剂完全溶解，得到硅烷偶联剂稀释液；步骤2、将步骤1制备的硅烷偶联剂稀释液喷洒在陶瓷粉体上，在100～130℃下混合搅拌30～60min，搅拌结束后干燥，得到硅烷偶联剂处理后的陶瓷粉体；步骤3、将LCP聚合物溶解在DMF中，得到LCP聚合物溶液；步骤4、将硅烷偶联剂处理后的陶瓷粉体、聚对苯二甲酸乙二醇酯、LCP聚合物溶液、云母粉、分散剂以及抗氧剂混合均匀，然后加入到螺杆挤出机中挤出造粒，得到静电纺丝层原料；步骤5、将聚丙烯在165～175℃下熔融，熔融的聚丙烯通过喷丝头喷到网帘上，在140～150℃下辊压定型，得到无纺布基层；步骤6、将步骤4制备的静电纺丝层原料熔融，然后将熔融后的浆液注射到注射器中，排出注射器内的气泡，然后将注射器固定在微量挤出泵上，连接注射器和喷丝头，对无纺布基层两面进行喷射，喷射结束后烘干，即可得到锂电池隔膜。通过采用上述技术方案，硅烷偶联剂稀释液喷洒在陶瓷粉体上，硅烷偶联剂的亲水基团与陶瓷粉体连接，再和聚对苯二甲酸乙二醇酯混合时，硅烷偶联剂的亲油基团与聚对苯二甲酸乙二醇酯连接，从而使得陶瓷粉体在聚对苯二甲酸乙二醇酯中均匀分散，使得隔膜表面的性能均一。采用静电纺丝方法制备的静电纺丝层具有大的比表面积，且在成型过程中会产生很多微孔，因此隔膜具有很强的吸附力，静电纺丝层的微孔结构，有利于提高毛细吸水性，因此制得的隔膜润湿性好。综上所述，本专利技术包括以下至少一种有益技术效果：1.采用陶瓷粉体填充聚对苯二甲酸乙二醇酯，陶瓷粉体比表面积大起到增强效果，有机基体的结晶度减小，离子电导率和吸液率均有所提高；另外陶瓷粉体表面的基团具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池隔膜，其特征在于：包括无纺布基层和位于无纺布基层正反面的静电纺丝层，所述静电纺丝层按照质量百分比计，包括如下原料：聚对苯二甲酸乙二醇酯50～60%、LCP聚合物10～15%、DMF15～20%、陶瓷粉体5～10%、硅烷偶联剂1～1.5%、无水乙醇5～10%、蒸馏水1～3%、云母粉1～2%、分散剂0.3～0.8%以及抗氧剂0.2～0.5%。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂电池隔膜，其特征在于：包括无纺布基层和位于无纺布基层正反面的静电纺丝层，所述静电纺丝层按照质量百分比计，包括如下原料：聚对苯二甲酸乙二醇酯50～60%、LCP聚合物10～15%、DMF15～20%、陶瓷粉体5～10%、硅烷偶联剂1～1.5%、无水乙醇5～10%、蒸馏水1～3%、云母粉1～2%、分散剂0.3～0.8%以及抗氧剂0.2～0.5%。


2.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜，其特征在于：所述陶瓷粉体至少包括Al2O3、SiO2中的一种。


3.根据权利要求2所述的一种锂电池隔膜，其特征在于：所述Al2O3和SiO2的质量比为1：1.2。


4.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜，其特征在于：所述硅烷偶联剂为KH-550。


5.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜，其特征在于：所述分散剂为氨基硅烷。


6.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂168。


7.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜，其特征在于：所述无...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘桥，陈志明，
申请(专利权)人：深圳市劢全新材料科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44