一种二次电池、复合隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种二次电池、复合隔膜及其制备方法，通过采用静电纺丝法制备得到纳米线陶瓷隔膜，并与涂有高粘结聚合物粘结剂的聚乙烯膜或聚丙烯膜通过热压得到的复合隔膜，相互之间可以起到协同作用，可以解决二次电池的过充问题，同时具有低闭孔，高破膜的效果。高破膜的效果。高破膜的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种二次电池、复合隔膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于二次电池
，具体涉及一种二次电池、复合隔膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]二次电池在实际使用过程中经常存在着过充的工况，当过充时，电压随着极化增大而迅速上升，由于发生一系列复杂的电化学反应导致电池内温度急剧上升，存在发生起火、爆炸的风险；目前的专利，针对改善二次电池的过充性能主要为在电解液中加入特殊添加剂，在电池内部建立一种自我保护机制，或者是采用在隔膜表面涂敷一层低熔点聚合物涂层，使其在高温下闭孔，但这几种方法也各有各的问题。
[0003]电解液中的添加剂发生分解，在电极表面形成聚合膜或钝化膜，使电池内阻增大，使其发生断路，但是，该钝化膜会影响离子传导率，从而进一步影响电性能。PP隔膜表面涂敷一层低熔点物质对过充改善效果有限，聚合物在电解液中会发生溶胀，高温时很难将基膜孔洞完全堵死，对过充效果改善不明显，且涂布量过多也会影响离子传输，影响电性能。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种改善过充的二次电池复合隔膜，既能有效改善电池过充的问题，同时对电池的性能影响较小；主要是利用了静电纺丝的方法制备纳米线陶瓷隔膜，目前批量化的多针头纺丝效率远高于过滤的方法，具备量产可行性；同时我们将低熔点的PE或PP膜和纳米线陶瓷采用简单的热压复合在一起，同时实现了低闭孔，高破膜的效果，能够极大的改善过充和热失控等安全测试。
[0005]本专利技术提供了一种复合隔膜，依次包括第一基膜、粘结层和第二基膜，所述第二基膜为纳米线陶瓷隔膜。
[0006]纳米线陶瓷隔膜相较于普通的陶瓷材料或纳米陶瓷材料，纳米线陶瓷隔膜可以单独作为隔膜应用(满足常规隔膜孔隙率要求同时不会自放电)，且其为耐高温隔膜，在400℃以内基本上不收缩，也无闭孔，仍能保持其完整的孔道结构，防止正负极接触导致电芯短路，使其制备得到的隔膜可以实现高破膜，这是普通的陶瓷材料或纳米陶瓷材料所无法实现的。
[0007]根据本专利技术一具体实施方式，上述第一基膜为聚乙烯膜或聚丙烯膜。
[0008]采用聚乙烯膜或聚丙烯膜与纳米线陶瓷隔膜得到的复合隔膜，相互之间可以起到协同作用，可以解决二次电池的过充问题，同时具有低闭孔，高破膜的效果。
[0009]根据本专利技术一具体实施方式，上述所述第一基膜的厚度为6μm
‑
25μm，透气度为100s
‑
500s/100cc，孔隙率为33％
‑
55％。
[0010]基膜的厚度过薄，则热闭孔效果不好，过充时产热较高，无法通过；厚度越厚，热闭孔效果越好，但同时阻抗也越大。
[0011]优选地，当所述第一基膜为PE膜时，其最优值为厚度8μm，透气度为130s/100cc，孔隙率为38％；
[0012]当所述第一基膜为PP膜时，其最优值为厚度12μm，透气度180s/100cc(0.05MPa的压力下测试)，孔隙率为44％。
[0013]根据本专利技术一具体实施方式，所述纳米线陶瓷隔膜的厚度为9μm
‑
34μm。
[0014]纳米线陶瓷提供热稳定性和较高的破膜温度，厚度过薄，会有自放电率风险，同时过充无法通过；厚度越厚，不容易破膜，但电池内阻也较大。
[0015]根据本专利技术一具体实施方式，所述复合隔膜的厚度为15μm
‑
40μm。
[0016]根据本专利技术一具体实施方式，所述第二基膜中的纳米线直径为10nm
‑
100nm，长度为10μm
‑
100μm，比表面积为5m2/g
‑
100m2/g。
[0017]根据本专利技术一具体实施方式，上述纳米线陶瓷中的陶瓷材料包括氧化铝、勃姆石、二氧化硅、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙中的一种或多种。
[0018]根据本专利技术一具体实施方式，上述粘结层为涂布在基膜表面的聚合物涂层。
[0019]根据本专利技术一具体实施方式，粘结层的涂布量为0.2g/m2‑
0.8g/m2。
[0020]该涂层主要起到将二种基膜热压复合粘接的作用，同时也几乎不堵孔。粘接层涂布重量过轻，二种基膜粘接效果不好，有脱落的风险，涂布重量过重，二种基膜粘接较好，但堵孔越严重。
[0021]优选地，所述聚合物为改性低熔点聚烯烃微球、聚丙烯酸酯类、聚氨酯类、PI、PVDF等聚合物中的一种或多种。
[0022]优选地，所述改性低熔点聚烯烃微球为丙烯酸酯接枝改性聚乙烯。
[0023]根据本专利技术一具体实施方式，上述纳米线陶瓷隔膜采用静电纺丝法制备得到。
[0024]本专利技术提供了一种上述复合隔膜的制备方法，S1、采用静电纺丝的方法制备所述纳米线陶瓷隔膜，具体包括以下步骤：
[0025]将材料纳米线分散液倒入带针头的注射器中，在针头施加正电势，用被铝箔覆盖的滚筒作为接收装置，纺丝结束后，收集铝箔上的纳米纤维，制备得到所述纳米线陶瓷隔膜；
[0026]S2、在所述基膜表面涂布高粘结聚合物粘结剂；
[0027]S3、将涂布好高粘结聚合物的基膜与所述纳米线陶瓷隔膜热压复合，得到所述复合隔膜。
[0028]根据本专利技术一具体实施方式，在步骤S1中，静电纺丝的条件为：控制电压为0.8kv
‑
2kv，收集距离为5cm
‑
30cm，收丝筒转速为50r/min
‑
300r/min。
[0029]在上述条件下制备得到的纳米线陶瓷隔膜，在于第一基膜复合后制备得到的复合基膜，具有更好的厚度稳定性和表面平整性。
[0030]根据本专利技术一具体实施方式，在步骤S1中，所述材料纳米线为氧化铝纳米线、勃姆石纳米线、二氧化硅纳米线、氢氧化铝纳米线、氢氧化镁纳米线、氢氧化钙纳米线中的一种或多种。
[0031]其中，上述原料材料纳米线的直径为10nm
‑
100nm。
[0032]根据本专利技术一具体实施方式，在步骤S3中，热压的温度为60℃
‑
120℃，优选为75℃；热压的压力为0.5MPa
‑
2MPa，优选为1MPa；热压的时间为60s
‑
150s，优选为90s。
[0033]本专利技术提供一种二次电池，包括上述的复合隔膜或采用上述制备方法制备得到的复合隔膜。
[0034]根据本专利技术一具体实施方式，在组装所述二次电池时，所述第一基膜对负极，所述第二基膜对正极。
[0035]有益效果：
[0036]与现有技术相比，本专利技术的其优点在于：
[0037]本专利技术通过采用静电纺丝法制备纳米线陶瓷隔膜，并与涂有高粘结聚合物粘结剂的聚乙烯膜或聚丙烯膜通过热压得到的复合隔膜，纳米线陶瓷隔膜与聚乙烯膜或聚丙烯膜均可以单独作为隔膜应用，相互之间可以起到协同作用，可以解决二次电池的过充问题，同时具有低闭孔，高破膜的效果。
附图说明
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合隔膜，其特征在于，依次包括第一基膜、粘结层和第二基膜，所述第二基膜为纳米线陶瓷隔膜。2.根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于，所述第一基膜为聚乙烯膜或聚丙烯膜。3.根据权利要求2所述的复合隔膜，其特征在于，所述第一基膜的厚度为6μm
‑
25μm，透气度为100s
‑
500s/100cc，孔隙率为33％
‑
55％。4.根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于，所述第二基膜中的纳米线直径为10nm
‑
100nm，长度为10μm
‑
100μm，比表面积为5m2/g
‑
100m2/g。5.根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于，所述纳米线陶瓷膜中的陶瓷材料包括氧化铝、勃姆石、二氧化硅、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于，所述粘结层为聚合物涂层。7.权利要求1
‑
6任一项所述复合隔膜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖林萍，黄志国，
申请(专利权)人：厦门海辰储能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：