一种电池隔膜、锂离子电池及电池隔膜的制备方法技术

本申请公开了一种电池隔膜、锂离子电池及电池隔膜的制备方法，属于锂离子电池制造技术领域。所述电池隔膜包括基膜以及修饰于基膜上的修饰层，所述修饰层吸附在基膜上；所述基膜为聚烯烃膜；所述修饰层包括有机高分子化合物层和无机金属盐层；所述无机金属盐层与有机高分子化合物层依次交替吸附于基膜上。本发明专利技术得到的电池隔膜，制备方法简单，过程无污染，商业化成本低。本隔膜孔隙率、吸液率高，更利于电解液的浸润和离子迁移。本隔膜应用于锂离子电池隔膜后，呈现出更优的长循环性能、倍率循环性能，是极具潜力的锂离子电池用隔膜。是极具潜力的锂离子电池用隔膜。

【技术实现步骤摘要】
一种电池隔膜、锂离子电池及电池隔膜的制备方法


[0001]本申请属于锂离子电池制造
，具体涉及一种电池隔膜、锂离子电池及电池隔膜的制备方法。

技术介绍

[0002]随着电动汽车、储能行业的大力发展，大容量、长寿命、高安全、快速充电的锂离子电池的研发受到广大的关注。锂离子电池具有高能量密度、循环寿命长、无记忆效应的特性；又具有安全、对环境友好、可靠且能快速充放电等优点，因而成为近年来技术研究的热点。
[0003]电池隔膜是锂离子电池的重要内层组件之一。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锂离子电池的正负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜材质是不导电的，其物理化学性质对锂离子电池的性能有很大的影响。
[0004]一般的，锂离子电池采用高强度薄膜化的聚烯烃系多孔膜。常用的隔膜有聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)微孔隔膜，以及丙烯与乙烯的共聚物、聚乙烯均聚物等。但是，单一的隔膜无法满足锂离子电池对隔膜的需求，因此，需要进行改进。常用的改进方法之一是在普通隔膜上涂覆陶瓷粉体，其优点是可防止锂枝晶穿透，抵抗高温收缩，确保锂离子电池的安全；隔离正、负极，实现正负极之间的电子绝缘；提供正负极之间的离子通道，实现锂离子电池的充放电功能；吸收和保持电解液，保证锂离子电池的循环寿命；保证足够的气孔率，保证锂离子电池的倍率特性，有效提高锂离子电池安全性指标。
[0005]现有的隔膜涂层，多以惰性涂层为主，比如三氧化二铝、勃姆石等，虽然可以改善隔膜稳定性，但是降低了锂离子电池的能量密度。且勃姆石用于锂离子电池隔膜，将导致过量钠杂质，浸出进入电解液，从而导致锂离子电池热失控、效率低下、倍率性能差和寿命缩短等情况发生。

技术实现思路

[0006]本申请的目的在于提供一种可提高电池倍率性能的隔膜的制备方法。
[0007]本申请的另一目的在于提供一种由以上所述制备方法制备而得到的电池隔膜。
[0008]本申请的另一目的在于提供一种由以上所述电池隔膜作为锂离子电池所用隔膜的应用。
[0009]本申请的再一目的在于提供一种锂离子电池，所述锂离子电池的隔膜由以上所述电池隔膜制成。
[0010]为实现以上目的，一方面，本申请提供了一种电池隔膜，包括基膜以及修饰于基膜上的修饰层，所述修饰层吸附在基膜上；
[0011]基膜为聚烯烃膜；
[0012]所述修饰层包括有机高分子化合物层和无机金属盐层；
[0013]所述无机金属盐层与有机高分子化合物层依次交替吸附于基膜上。
[0014]所述基膜上的第一层为无机金属盐层。
[0015]可选地，有机高分子化合物层的原料选自海藻酸钠、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠中的一种；
[0016]无机金属盐层的原料选自氯化钙、氯化锌、醋酸锌、氯化铝等中的一种。
[0017]可选地，聚烯烃膜选自聚丙烯膜、聚乙烯膜中的一种；聚烯烃膜厚度为20～30μm。
[0018]可选地，电池隔膜的厚度为25～40μm，孔隙率为20％～70％，吸液率为160％～350％。
[0019]又一方面，本申请提供了一种上述电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：
[0020](1)分别配制无机金属盐溶液、有机高分子化合物溶液；
[0021](2)将基膜依次交替浸入无机金属盐溶液、有机高分子化合物溶液，干燥后得所述电池隔膜。
[0022]可选地，基膜浸入前，采用去离子水清洗、擦拭、干燥。
[0023]可选地，无机金属盐溶液的浓度为0.15mol/L～1.8mol/L，溶剂为水；有机高分子化合物溶液的浓度为0.3g/L～4.5g/L，溶剂为水。
[0024]可选地，无机金属盐溶液浓度为0.15mol/L、0.25mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L、0.6mol/L、0.7mol/L、0.75mol/L、0.8mol/L、0.9mol/L、1.0mol/L、1.2mol/L、1.5mol/L、1.8mol/L，或上述任意两点间的任意值；有机高分子化合物溶液的浓度为0.3g/L、0.5g/L、1g/L、1.2g/L、1.5g/L、1.8g/L、2g/L、2.5g/L、3g/L、3.5g/L、4g/L、4.5g/L，或上述任意两点间的任意值。
[0025]可选地，基膜浸入无机金属盐溶液的时间为0.5小时～2小时；基膜浸入有机高分子化合物溶液中的时间为0.5小时～2小时。
[0026]可选地，将基膜依次浸入无机金属盐溶液、有机高分子化合物溶液为一次浸渍，重复浸渍1～20次。
[0027]可选地，每浸渍一次溶液后，取出基膜，用去离子水清洗，用滤纸擦拭干净表面明显液体，在室温下干燥。
[0028]又一方面，本申请提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包含上述电池隔膜、上述制备方法得到的电池隔膜。所述电池隔膜能够提高锂离子电池性能，且保持原有安全性能不变。
[0029]本申请所述电池隔膜采用金属盐溶液和有机高分子溶液浸渍，通过将商用隔膜分别在溶液中进行Deep
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coating，实现在商用隔膜表面分别交替修饰，得到具有修饰层的修饰隔膜。这样可以在隔膜上均匀修饰具有良好有机亲和性的官能团的有机高分子聚合物。此类官能团不仅可以对锂离子具有引导作用，离子导电率高，同时对有机系电解液具有良好的浸润性，保证液体的有序传输。从而提高应用此隔膜的电池性能。
[0030]本申请包括以下有益效果：
[0031]本申请提供的电池隔膜，由聚烯烃膜、有机高分子和无机金属盐组成，具有较强的机械强度，耐酸碱腐蚀性能好。隔膜厚度为25～40μm，且不影响电池正常性能。隔膜可任意弯折，特别适用于可穿戴式电池。
[0032]本申请提供的电池隔膜，不仅具有隔离正负极作用，同时对锂离子具有引导作用，离子导电率高，对有机系电解液具有良好的浸润性，保证液体的有序传输，使复合隔膜兼具优良的物理特性和电化学性能，由此可提高电池倍率性能和长期搁置性能。
[0033]本申请提供的电池隔膜孔隙率、吸液率高，更利于电解液的浸润和离子迁移。本隔膜应用于锂离子电池隔膜后，呈现出更优的长循环性能、倍率循环性能，是极具潜力的锂离子电池用隔膜。
[0034]同时，本申请所提供的电池隔膜制备方法，工艺简单，成本低廉，可灵活操作，特别适宜于低成本大规模储能锂离子电池体系。
附图说明
[0035]图1为本专利技术实施例1中制备得到的电池隔膜的扫描电镜图片。
[0036]图2为本专利技术实施例6磷酸铁锂锂离子电池隔膜时的循环伏安曲线。
[0037]图3为本专利技术实施例6～10磷酸铁锂锂离子电池隔膜的长循环性能曲线。
[0038]图4为本专利技术实施例6～10磷酸铁锂锂离子电池隔膜的倍率性能曲线。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池隔膜，其特征在于，所述电池隔膜包括基膜以及修饰于基膜上的修饰层，所述修饰层吸附在基膜上；所述基膜为聚烯烃膜；所述修饰层包括有机高分子化合物层和无机金属盐层；所述无机金属盐层与有机高分子化合物层依次交替吸附于基膜上。2.根据权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述聚烯烃膜选自聚丙烯膜、聚乙烯膜中的一种；所述聚烯烃膜厚度为20～30μm；优选的，所述有机高分子化合物层的原料选自海藻酸钠、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠中的一种；所述无机金属盐层的原料选自氯化钙、氯化锌、醋酸锌、氯化铝中的一种。3.根据权利要求1或2所述的电池隔膜，其特征在于，所述电池隔膜的厚度为25～40μm，孔隙率为20％～70％，吸液率为160％～350％。4.一种权利要求1～3任一项所述电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：...

【专利技术属性】
技术研发人员：何海勇，郭泽浩，苏甜，黄昱鑫，何华龙，程博士，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：