一种高性能锂离子电池复合隔膜的制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及电池隔膜技术领域，公开了一种高性能锂离子电池复合隔膜的制备方法和应用，所述制备方法是指利用导电剂和粘结剂在有溶液中机械混合，制得导电剂、粘结剂的均匀有机分散液，以商业聚丙烯隔膜为基底，将分散液均匀涂布在隔膜上，充分干燥后收卷即可。本发明专利技术在隔膜的靠近正极一侧均匀涂布导电剂和粘结剂的复合层，该制备方法设计简单、制备时间短而且便于大规模推广，导电剂和油性粘结剂在正极侧的引入，具有降低正极和隔膜之间的界面阻抗，提升正极材料颗粒之间以及和集流体的结合力等优点，可以有效提升电池的倍率性能以及循环稳定性。环稳定性。环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能锂离子电池复合隔膜的制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电池隔膜
，具体为一种高性能锂离子电池复合隔膜的制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着便携电子设备以及新能源电动汽车的迅猛发展，作为主要能量储存设备的锂离子电池扮演者越来越重的角色。隔膜作为锂离子电池的重要组成部分之一，位于正极和负极之间，以防止正负极接触而发生短路。在充放电过程中，隔膜中的多孔结构可为锂离子的传输提供通道。隔膜根据材料的不同，可以分为聚烯烃膜、纤维基膜以及有机/无机复合膜。值得注意的是电子绝缘性、合适的孔径及孔径分布、化学稳定性、良好的电解液的浸润性、适当的力学性能以及良好的热稳定性和热关闭性能等对隔膜的性能起决定性作用。目前的主要研究方向是提高电池隔膜的厚度均匀性、减小孔径分布以及提高电池隔膜的安全性和稳定性。尽管许多学者对次做了大量的工作，但这个性能的提升依赖他工艺水平与设备性能的提升。所有越来越多的研究者将注意力转移到对隔膜二次处理进行改性，其中最主要的是构筑保护层来提升安全性和稳定性。
[0003]锂离子电池作为一个封闭系统，对任意组分的改性都可能影响整个电池的性能。所以有研究者在隔膜表面构筑Al2O3涂层来稳定正极材料表面，隔绝正极材料颗粒与电解液，达到提升电池正极材料颗粒表面结构稳定性的目的。但是作为绝缘层的Al2O3可以一定程度改善电极材料颗粒的稳定性，但增加了隔膜和电极之间的界面阻抗，同时降低了电池的能量密度。另一方面，为了满足能量密度不断提升的需求，正极材料涂布的厚度在不断提升。但浆料中的粘结剂和导电剂在涂布后无法避免的沉降问题，导致正极表面导电剂和粘结剂含量显著低于内部。这就导致电极表面颗粒的结合力明显下降，以及电子电导率降低。因此，我们提出一种高性能锂离子电池复合隔膜的制备方法和应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高性能锂离子电池复合隔膜的制备方法和应用，在隔膜靠近正极一侧均匀涂布导电剂和粘结剂的复合层，降低正极极和隔膜之间的界面阻抗，提升正极材料颗粒之间以及和集流体的结合力，可以有效提升电池的倍率性能以及循环稳定性，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：一种高性能锂离子电池复合隔膜的制备方法和应用，包括以下步骤：
[0006](1)粘结剂的有机分散液制备：取适量极性有机溶剂，加入油性粘结剂粉末，然后高速搅拌得到粘结剂的有机分散液，其中粘结剂和溶剂的质量比为：0.02
‑
0.1：0.98
‑
0.9；
[0007](2)制备炭黑导电剂、粘结剂的有机分散液：取适量粘结剂的有机溶液，加入炭黑导电剂，再加入极性有机溶剂，然后高速搅拌得到炭黑导电剂、粘结剂的有机分散液，其中导电剂、粘结剂和有机溶液的质量比为：0.05
‑
0.15：0.01
‑
0.025：0.94
‑
0.825；
[0008](3)将分散液均匀涂布在聚丙烯隔膜上,在干燥箱中充分干燥后收卷即可；
[0009]所述步骤(1)中油性粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚丙烯腈类、聚酰亚胺类和全氟磺酸离聚体中的一种；
[0010]所述步骤(1)中所述极性有机溶剂选自氮甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲亚砜中的一种；
[0011]所述步骤(1、2)中所述高速搅拌的速度为100
‑
800r/min，搅拌时间为0.5
‑
12h。
[0012]所述步骤(2)中所述炭黑导电剂选自Super P、乙炔炭黑、EnsacoTM和科琴黑中的一种；
[0013]所述步骤(3)中所述涂布厚度为涂布厚度为50
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500μm；
[0014]所述步骤(3)中所述充分干燥温度为50
‑
80摄氏度，干燥时间为2h
‑
20min。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0016]本专利技术正极材料颗粒之间以及和集流体的结合力显著提升；正极和隔膜之间的界面阻抗明显降低；电池的倍率性能以及循环稳定性有效增加；设计简单、制备时间短而且便于大规模推广。
附图说明
[0017]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：
[0018]图1是本专利技术复合隔膜的结构示意图；
[0019]图2是本专利技术复合隔膜正、反面数码图；
[0020]图3是本专利技术试验例1中的复合隔膜组装的钴酸锂对锂半电池电化学阻抗图；
[0021]图4是本专利技术试验例1中的复合隔膜组装的钴酸锂对锂半电池循环性能图；
[0022]图5是本专利技术试验例1中的复合隔膜组装的钴酸锂对锂半电池倍率性能图。
具体实施方式
[0023]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。
[0024]实施例1
[0025]一种高性能锂离子电池复合隔膜的制备方法和应用，包括以下步骤：
[0026](1)取19g氮甲基吡咯烷酮，加入1g聚偏氟乙烯，然后在600r/min的转速下搅拌3h，即得聚偏氟乙烯的氮甲基吡咯烷酮分散液；
[0027](2)取3g聚偏氟乙烯的氮甲基吡咯烷酮分散液，加入1g科琴黑，再加入3g氮甲基吡咯烷酮，然后在600r/min的转速下搅拌3h，即得科琴黑、聚偏氟乙烯的氮甲基吡咯烷酮分散液；
[0028](3)使用100μm的刮刀将上述分散液均匀涂布在聚丙烯隔膜上,然后在50摄氏度的干燥箱中干燥2h，收集备用。
[0029]实施例2
[0030]一种高性能锂离子电池复合隔膜的制备方法和应用，包括以下步骤：
[0031](1)取24g氮甲基吡咯烷酮，加入1g聚偏氟乙烯，然后在300r/min的转速下搅拌8h，
即得聚偏氟乙烯的氮甲基吡咯烷酮分散液；
[0032](2)取3g聚偏氟乙烯的氮甲基吡咯烷酮分散液，加入0.5g科琴黑，再加入4g氮甲基吡咯烷酮，然后在300r/min的转速下搅拌8h，即得科琴黑、聚偏氟乙烯的氮甲基吡咯烷酮分散液；
[0033](3)使用300μm的刮刀将上述分散液均匀涂布在聚丙烯隔膜上,然后在60摄氏度的干燥箱中干燥1.5h，收集备用。
[0034]以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要特征和本专利技术的优点，对于本领域技术人员而言，显然本专利技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本专利技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本专利技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本专利技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本专利技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0035]此外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能锂离子电池复合隔膜的制备方法和应用，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：步骤一：粘结剂的有机分散液制备：取适量极性有机溶剂，加入油性粘结剂粉末，然后高速搅拌得到粘结剂的有机分散液，其中粘结剂和溶剂的质量比为：0.02
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0.1：0.98
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0.9；步骤二：制备炭黑导电剂、粘结剂的有机分散液：取适量粘结剂的有机溶液，加入炭黑导电剂，再加入极性有机溶剂，然后高速搅拌得到炭黑导电剂、粘结剂的有机分散液，其中导电剂、粘结剂和有机溶液的质量比为：0.05
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0.15：0.01
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0.025：0.94
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0.825；步骤三：将分散液均匀涂布在聚丙烯隔膜上,在干燥箱中充分干燥后收卷即可。2.根据权利要求1所述的一种高性能锂离子电池复合隔膜的制备方法和应用，其特征在于：所述步骤一中油性粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚丙烯腈类、聚酰亚胺类和全氟磺酸离聚体中的一种。3.根据权利要求1所述的一种高性能锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红兵，何家平，付凯，戴彪，信海龙，
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：