一种锂离子电池用改性隔膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池用改性隔膜的制备方法，包括如下步骤：形成改性隔膜：将化学交联剂单体与具有物理交联性质的聚合物按１０∶１００～５０∶５０的摩尔比例混合；加入适量添加剂聚乙二醇和氯化锂；将上述混合物溶解于有机溶剂中，形成粘度在３０Ｐｓｉ～３００Ｐｓｉ之间的改性液；将常规的液态锂离子电池隔膜作为隔膜基体，浸渍在所述改性液中，取出烘干，得到改性隔膜。由于改性隔膜表面的多孔聚合物层对电解液的储液能力很强，用于交联固化后的电极／隔膜之间获得稳定、均一的界面和畅通的离子传输通道，有效提高了聚合物电池产品的大电流充放电性能和循环性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锂离子电池用改性隔膜制备方法
技术背景聚合物锂离子电池是在液态锂离子电池基础上发展起来的新一代高比能量 二次电池体系。与传统液态锂离子电池相比，它具有以下明显优点(1) 采用聚合物电解质代替液态电解质溶液，可有效地避免了液态电池可能 存在的电解液泄露问题，电池的可靠性更高；(2) 采用轻质软性塑料材质为外壳，相比于采用金属壳体的液态电池， 一方面可有效地降低了电池外壳质量，提高了电池的质量效率，使得聚合物锂离子电池具有更高的比能量，如采用铝壳的液态电池比能量一般仅为135 - 145Wh / Kg ，而聚合物电池比能量可达180Wh / Kg以上，比能量提高近30 ;另一方 面，可有效地降低了因金属外壳对内压积累不够敏感、在滥用条件下发生爆炸、 燃烧等不安全行为的几率，使得聚合物锂离子电池具有更好的安全性能；(3) 外形设计灵活、方便，可用于发展超薄、超大面积及各种异形电池。聚 合物锂离子电池概念起源于美国Bell公司于1994年公布的原理性专利。但Bell技术在电池制造原理上的复杂性，使得聚合物锂离子电池相比于液 态电池在组织、实施规模生产方面遇到了更多的困难。由于其制造过程设计到增 塑、热复合、抽提、吸液等非常繁琐的工序。工艺相当复杂，导致产品成品率很 低。为了简化工序，国内外聚合物电池的生产厂家近年来开始发展一种兔抽提制备技术。中国专利CN03100743.0公开了一种包括阳极极片、阴极极片和电解液的聚 合物锂离子电池及其制备方法，其中，阳极极片和阴极极片中的至少一种极片上 设置有聚合物基质材料膜，该聚合物基质材料膜按质量比1 : 10 — 2 : 3由聚 合物材料A和B组成，聚合物材料A为聚(甲基丙烯酸甲醋一丙烯睛一甲基 丙烯酸锂)，聚合物材料B为聚偏氟乙烯或聚(偏氟乙烯一六氟丙烯)。在电池 制备吋，把聚合物基质材料直接涂于阴极极片和阳极极片中的至少一种电极极片 上。所涂的聚合物基质材料成膜后可作为电池的隔膜，注入电解质液后即为聚合 物电解质。这种聚合物锂离子电池的制备工艺简便，它不需要外加隔膜，对操作 环境要求又不高。中国专利CN03149864. 7公开了一种聚合物锂离子电池的制作方法，该方法 将钻酸锂70—95%、导电碳材料1一6%、聚偏二氟乙烯2 — 15%、聚六氟丙烯 0.5 — 4%、邻苯二甲酸二丁醋1.5 — 15%进行混合，同时加入丙酮作为有机溶剂， 搅拌均匀制成正极浆料；将中间相碳微球75—90%、导电碳材料1一5。X、聚偏 二氟乙烯2 — 18%、聚六氟丙烯0.5 — 5%、邻苯二甲酸二丁醋6.5 — 12%进行 混合，同时加入丙酮作为有机溶剂，搅拌均匀制成负极材料装料；将聚偏二氟乙 烯25 — 50%、聚六氟丙烯5 — 10%、聚丙烯睛5 — 10%、气相二氧化硅2 — 5 %、部苯二甲酸二丁醋28—60%进行混合，同时加入丙酮作为有机溶剂，搅拌 均匀制成隔膜材料浆料；将高分子热溶胶70 — 90%、有机醇5 — 20%、导电碳 材料5 — 10 %进行混合，搅拌均匀制成网格预处理材料浆料；将正极材料料浆、 负极材料料浆、隔膜材料料浆分别涂布在载体上；将铜网格、铭网格材料分别冲 压成型，用网格预处理材料进行网格预处理；将电极材料冲压成型，隔膜材料裁切成一定的形状；将铜网格和负极材料、铭网格和正极材料摆放在一起；禾U用热 复合机在110 — 12(TC温度下将铜网格和负极材料、铭网格和正极材料粘到一 起；将正极、负极和隔膜摆放到一起；在110 — 12(TC温度下滚压复合成电池单 元；用超声波点焊机将电极的外电路即正极的铝网格、负极的铜网格分别焊接到 一块；将焊接好的电池放在萃取液中进行萃取处理；包覆铝塑复合膜；将电解液 灌注到电池内部；真空封装制成产品。中国专利申请CNZL00410040214. 8公开了一种具有生产工艺相对简单的聚 合物锂离子电池及其制备方法，其采用碳材料作为负极，含锂的过渡金属氧化物 作为正极，有机电解质溶液增塑的睛基微孔聚合物膜为电池的离子传导介质和 正、负隔离膜，以巻绕方式构成铭塑包装的聚合物锂离子电池，其中睛基微孔聚 合物膜是由聚合物胶体粒子构成，胶体粒子平均粒径小于0.5 pm，平均微孔孔 隙小于100 nm 。中国专利CN02800350. 0所公开的锂聚合物电池的正负极以及隔板中都含 有偏二氟乙烯一六氟丙烯共聚物，电解液中包含作为溶剂的碳酸二乙醋以及溶于 溶剂的溶质，电解液中还含有作为添加剂的二苯醚。通过使用这种电解液，提高 了正负极以及隔板中都含有偏二氟乙烯一六氟丙烯共聚物的电池在过充电时的 热稳定性，能够确实地启动断路功能，从而确保良好的安全性。但以上中国专利申请所公开的聚合物锂离子电池都离不开增塑、抽提、吸液 等过程，制造工艺较为复杂。目前，以日本某些公司为首，已经开发出一种新的制备聚合物锂离子电池的 工艺并实现产业化，这种工艺将电解液与聚合物溶液混合后的胶体溶液直接涂在 极片和液态电池用的隔膜表面后再复合，免去了增塑、抽提、吸液等过程。但这一技术推广也存在较大障碍，其主要问题是电池生产全过程几乎均需要在千燥环 境中进行，对设备的自动化要求很高，干燥系统投资大，运行费用高，导致电池 制造成本非常高，产品价格难以在市场上与液态电池竞争。现场聚合技术虽然非 常适合于聚合物电池的规模化生产，且电池制造成本低，但与其他技术相比，其 产品技术性能存在较大差距。主要表现在由于液态电池用隔膜孔率低，吸附前 驱体溶液能力不够，导致聚合后电极与隔膜界面结合不够稳定和均匀，使得聚合 物电池内阻高、大电流放电平台较低。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供，使用该电池 隔膜，锂离子的大电流充放电性能和循环性能优良。 为达上述目的，本专利技术采取的具体技术方案如下 ，该方法包括如下步骤a、 形成改性隔膜将化学交联剂单体与具有物理交联性质的聚合物按10:100 50:50的摩尔比例混合；b、 在步骤a的改性隔膜液中加入适量添加剂聚乙二醇和氯化锂；c、 将上述混合物溶解于有机溶剂中，形成粘度在30Psi 300Psi之间的改性液；d、 将常规的液态锂离子电池隔膜作为隔膜基体，浸渍在所述改性液中，取出烘干，得到改性隔膜。 上述的步骤a，化学交联剂单体与具有物理交联性质的聚合物优选按20: 90 60:55的摩尔比例混合，溶解于易挥发的有机溶剂中。化学交联剂单体优选为双官能团丙烯酸酯单体，更优选为含1 10个碳原子的双官能团丙烯酸酯单 体，最优选为2 4个碳原子的双官能团丙烯酸酯单体。上述的步骤a中，所用的具有物理交联性质的聚合物优选为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯共聚物之一或任意组合。上述的步骤a中，所用的易挥发溶剂优选为丙酮、丁酮、四氢吠喃、二甲 基甲酞胺、N—甲基毗咯烷酮之一或任意组合。上述的步骤a中，所用的隔膜基体可以为商品化液态锂离子电池用聚丙烯、 聚乙烯或者聚丙烯一聚乙烯复合微孔膜； 一般选择厚度在10 — 50微米之间、孔 率大于40%的复合微孔膜。 一般地，隔膜基体经步骤a改性后，所得到的改性 隔膜的厚度比隔膜基体的厚度增加了约5 —15微米。上述的步骤b，改性液的粘度优选在50psi — 130ps本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池用改性隔膜的制备方法，该方法包括如下步骤：　　　　ａ、形成改性隔膜液：将化学交联剂单体与具有物理交联性质的聚合物按１０∶１００～５０∶５０的摩尔比例混合；　　　　ｂ、在步骤ａ的改性隔膜液中加入适量添加剂聚乙二醇和氯化锂；　　　　ｃ、将上述混合物溶解于有机溶剂中，形成粘度在３０Ｐｓｉ～３００Ｐｓｉ之间的改性液；　　　　ｄ、将常规的液态锂离子电池隔膜作为隔膜基体，浸渍在所述改性液中，取出烘干，得到改性隔膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨梅，
申请(专利权)人：深圳市富易达电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]