一种具有高迁移数的锂离子电池复合隔膜的制备制造技术

本发明专利技术涉及锂电池技术领域，公开了一种具有高迁移数的锂离子电池复合隔膜的制备，所述制备方法如下：S1：将改性纤维素加入有机溶剂中，并搅拌均匀；S2：加入PVDF将溶液搅拌至粘稠状；S3：加入无机陶瓷纳米颗粒，继续搅拌直至纳米颗粒均匀分散；S4：通过加溶剂将浆料调制需要的粘度。本发明专利技术通过制备含生物高分子聚合物和无机纳米颗粒的浆料，并涂敷在PE或PP隔膜上制备复合锂电池隔膜，其有效将离子迁移数从0.3～0.4提升到0.7以上，并且大大降了低界面阻抗，锂离子在电池中的传输效率大大提高，从而提升电池整体性能。而提升电池整体性能。而提升电池整体性能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有高迁移数的锂离子电池复合隔膜的制备


[0001]本专利技术涉及锂电池
，具体为一种具有高迁移数的锂离子电池复合隔膜的制备。

技术介绍

[0002]电池迁移数是指导体中载流子的导电份额或百分数，锂离子电池的迁移数是指在锂电池内部的锂离子迁移数占全部迁移离子数的百分比，是锂离子电池的一项重要指标。锂离子迁移数低，会造成过多的阴离子聚集在正极表面，在正负极之间产生了一个浓度梯度，这会使得锂离子电池产生一个浓差极化，导致较大的过电势，限制了锂离子电池能量密度和功率密度的提升。而传统的液态锂离子电池使用酯类或醚类电解质来传导锂离子，其锂离子迁移数较低，一般在0.4以下。研究显示，当锂离子的迁移数提高到约0.7左右，就能显著的提升锂离子电池的快速充电能力，因此如何在高的电导率下，保持高的迁移数对于提高锂离子电池的功率密度和能量密度具有重要的意义。
[0003]传统的液态锂离子电池通常使用聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)作为隔膜，但其润湿性差，不能快速吸收电解质，需要长时间静置，降低了生产效率。且PE和PP隔膜与正负极的界面阻抗也较大，增加了电池运行时的极化。因此，我们提出一种具有高迁移数的锂离子电池复合隔膜的制备。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种具有高迁移数的锂离子电池复合隔膜的制备，所制的隔膜具有高迁移数，低界面阻抗的特点，从而降低锂电池在放电时的极化，提升电池电性能，解决了
技术介绍
中所提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种制备复合隔膜涂敷浆料，由聚合物聚偏二氟乙烯(PVDF)，改性纤维素，无机陶瓷纳米颗粒以及溶剂组成。
[0006]所述的改性纤维素包括羟乙基纤维素，甲基纤维素，羧甲基纤维素，改性纤维素的添加，通过
‑
OH官能团来束缚锂电池电解液中阴离子，从而提升移动离子中锂离子的占比，即提升锂离子迁移数。
[0007]所述PVDF分子量为30万到100万。
[0008]所述陶瓷颗粒为三氧化二铝(Al2O3)，二氧氧化钛(TiO2)，二氧化硅(SiO2)中的一种或几种。添加陶瓷颗粒一方面可以改善电解质与电极间的界面，加速电子的传输，促进SEI层的性能；另一方面，可以起到一定的阻燃效果。
[0009]所述无机陶瓷颗粒粒径为10～200nm。
[0010]所述溶剂为二甲基亚砜(DMSO)，N，N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)或N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)一种或几种的混合物。
[0011]通过将上述几种物质混合均匀，制备浆料，再通过溶剂量来调节涂敷浆料的粘度，选择合适粘度的浆料涂敷在普通PE或PP隔膜上，保证涂覆层均匀致密。
[0012]本专利技术另一个目的是提供一种上述涂敷浆料的制备方法，包括以下步骤：
[0013]S1：将改性纤维素加入有机溶剂中，并搅拌均匀；
[0014]S2：加入PVDF将溶液搅拌至粘稠状；
[0015]S3：加入无机陶瓷纳米颗粒，继续搅拌直至纳米颗粒均匀分散；
[0016]S4：通过加溶剂将浆料调制需要的粘度。
[0017]所述纤维素与溶剂质量比为(3～10)：100。
[0018]所述PVDF与溶剂质量比为(2～7)：100。
[0019]所述无机陶瓷纳米颗粒与溶剂质量比为(1～4)：100。
[0020]本专利技术另一个目的是提供一种锂电池高迁移数复合隔膜的制备方法和应用。
[0021]将配好的浆料用刮刀涂敷在PP或PE隔膜的一面或者两面，然后在真空烘箱中抽真空，40～60℃烘干。然后再组装锂锂对称电池。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0023]本专利技术通过将PVDF，改性纤维素，无机陶瓷纳米颗粒和有机溶液组组成的浆料涂敷在普通PP或PE隔膜表面形成复合锂电池隔膜，该复合锂电池隔膜相比于普通隔膜具有高的迁移数；优秀的润湿性能，能快速吸收电解液；以及较低的界面阻抗，从而提高锂电池综合性能。
附图说明
[0024]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0025]图1为通过涂敷浆料制备的锂电池复合隔膜和普通PP隔膜。
[0026]图2为普通PP隔膜和复合隔膜的表面扫描电镜(SEM)图。
[0027]图3为普通PP隔膜和复合隔膜的锂锂对称电池电化学阻抗谱(EIS)所测阻抗对比。
[0028]图4为普通PP隔膜的迁移数测试结果。
[0029]图5为复合隔膜的迁移数测试结果。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。
[0031]实施例1
[0032]S1：在试样瓶加入6.6g的DMSO溶液，再加入0.4g的分子量为50万的PVDF，用磁力搅拌将溶液搅拌1h使其均匀；
[0033]S2：再向上述溶液中加入0.3g的羟乙基纤维素，使用磁力搅拌1h，使其溶解并产生均匀粘稠的溶液；
[0034]S3：向上述粘稠溶液中加入10nm Al2O3颗粒0.2g，搅拌12h，使其成为均匀浆料。
[0035]如图1所示是普通PP隔膜和实施例1所制备复合隔膜的对比图，普通PP隔膜表面显示有光泽，而复合膜则没有。图2所示为普通PP隔膜和实施例1所制备复合隔膜的表面扫描电镜(SEM)图，在复合隔膜上可以明显看到浆料已经涂敷在了普通PP隔膜上。
[0036]实例1所组装锂锂对称扣式电池进行电化学阻抗谱(EIS)测定阻抗，测试结果如图
3所示，可以看到纯PP隔膜阻抗远大于复合隔膜阻抗。
[0037]使用稳态电流法对实施例1组装的锂锂对称电池的迁移数进行测定，两种隔膜的测试结果如图4和5所示，普通PP隔膜测得的锂离子迁移数为0.34，而复合隔膜测得锂离子迁移数高达0.84。
[0038]实施例2
[0039]S1：在试样瓶加入5.86g的DMF溶液，再加入0.4g的分子量为50万的PVDF，用磁力搅拌将溶液搅拌1h使其均匀；
[0040]S2：再向上述溶液中加入0.35g的羧甲基纤维素，使用磁力搅拌1h，使其溶解并产生均匀粘稠的溶液；
[0041]S3：向上述粘稠溶液中加入20nm TiO2颗粒0.15g，搅拌12h，使其成为均匀浆料。
[0042]实施例3
[0043]S1：在试样瓶加入6.6g的DMSO溶液，再加入0.4g的分子量为50万的PVDF，用磁力搅拌将溶液搅拌1h使其均匀；
[0044]S2：再向上述溶液中加入0.4g的甲基纤维素，使用磁力搅拌1h，使其溶解并产生均匀粘稠的溶液；
[0045]S3：向上述粘稠溶液中加入50nm SiO2颗粒0.1g，搅拌12h，使其成为均匀浆料。
[0046]将上述的实施例制备的浆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合隔膜涂敷浆料，其特征在于，包括聚合物聚偏二氟乙烯(PVDF)，改性纤维素，无机陶瓷纳米颗粒以及溶剂；所述的改性纤维素包括羟乙基纤维素，甲基纤维素，羧甲基纤维素，改性纤维素的添加，通过
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OH官能团来束缚锂电池电解液中阴离子，从而提升移动离子中锂离子的占比，即提升锂离子迁移数；所述陶瓷颗粒为三氧化二铝(Al2O3)，二氧氧化钛(TiO2)，二氧化硅(SiO2)中的一种或几种，添加陶瓷颗粒一方面可以改善电解质与电极间的界面，加速电子的传输，促进SEI层的性能；另一方面，可以起到一定的阻燃效果。2.根据权利要求1所述的复合隔膜涂敷浆料，其特征在于：所述PVDF分子量为30万到100万。3.根据权利要求1所述的复合隔膜涂敷浆料，其特征在于：所述无机陶瓷颗粒粒径为10～200nm。4.根据权利要求1所述的复合隔膜涂敷浆料，其特征在于：所述溶剂为二甲基亚砜(DMSO)，N，N
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二甲基甲酰胺(DMF)或N
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甲基吡...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红兵，徐胜明，张长彬，黄迪遥，徐凯，石教兵，
申请(专利权)人：河南惠强新能源材料科技股份有限公司襄阳惠强新能源材料科技有限公司合肥惠强新能源材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：