一种锂离子电池隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池隔膜及其制备方法。本发明专利技术所述锂离子电池隔膜包括基膜和涂层，所述涂层由涂层浆料通过微凹版涂布于基膜一面或两面得到，所述涂层浆料按质量份数包含10

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池隔膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种锂离子电池隔膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池(LIB)因其高能量密度和持久的循环寿命而成为最受欢迎的储能系统，受到了相当大的关注。因此，对锂离子电池关键材料有严格的要求，如正极材料、负极材料、隔膜和电解质。隔膜作为锂离子电池中的关键组件，使锂离子能够在电池内运输并避免电极的直接接触，在电池的安全性方面起着至关重要的作用。然而，目前具有低熔点的商用聚烯烃隔膜在高温下容易收缩，导致内部短路甚至爆炸。
[0003]为了提高商用聚烯烃隔膜的耐温性，往往会在聚烯烃隔膜的一侧或两侧涂覆陶瓷涂层，陶瓷涂层隔膜具有高度改善的热稳定性，但是陶瓷涂层具有一些明显的缺点，例如过厚的厚度和差的电解质润湿性，涂层的增厚不可避免地会延长离子传输的路径，并进一步影响隔膜的透气性。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种锂离子电池隔膜及其制备方法，以解决陶瓷涂层隔膜中过厚和差的电解质润湿性的问题。
[0005]基于上述目的，本专利技术提供了一种锂离子电池隔膜，包括基膜和涂层，所述涂层由涂层浆料通过微凹版涂布于基膜一面或两面得到，所述涂层浆料按质量份数包含10
‑
20份聚碳酸酯包裹陶瓷颗粒，5
‑
10份改性纤维素纳米纤维，5
‑
10份润湿剂、3
‑
8份粘合剂和25
‑
50份去离子水，其中，所述改性纤维素纳米纤维由丙酰氯接枝纤维素纳米纤维得到。
[0006]所述基膜为聚乙烯、聚丙烯中的一种，所述基膜的厚度为4
‑
30μm，孔隙率为30
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45％。
[0007]优选的，所述涂层的厚度为0.3
‑
3μm。
[0008]优选的，所述陶瓷颗粒为氧化锆、纳米氢氧化铝、氧化铝、勃姆石、硫酸钡、氢氧化镁、二氧化硅、氮化镁中的一种或几种，所述陶瓷颗粒的粒径为0.05
‑
0.3μm。
[0009]优选的，所述粘合剂为聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇中的一种或几种混合物。
[0010]优选的，所述润湿剂为聚醚改性硅氧烷、炔二醇乙烯基醚、六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、脂肪酸聚氧乙烯醚中的一种或几种。
[0011]优选的，所述纤维素纳米纤维的直径为10
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50nm，长度为3
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10μm。
[0012]进一步的，本专利技术还提供了上述锂离子电池隔膜的制备方法，具体制备方法如下：
[0013]S1：将聚碳酸酯溶解在氯仿中，然后加入阳离子型表面活性剂和陶瓷颗粒，200
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300rpm的转速下搅拌1
‑
3h，分离，干燥得到聚碳酸酯包裹陶瓷颗粒；
[0014]S2：将纤维素纳米纤维分散在N,N
‑
二甲基甲酰胺中，然后加入丙酰氯和吡啶，在95
‑
100℃下反应1
‑
2小时，洗涤，干燥，得到改性纤维素纳米纤维；
[0015]S3：将配方量的润湿剂和去离子水混合，搅拌10
‑
30分钟，然后再加入配方量的改性纤维素纳米纤维、聚碳酸酯包裹陶瓷颗粒和粘合剂，搅拌30
‑
90分钟，得到涂层浆料；
[0016]S4：将涂层浆料通过微凹版涂布于基膜的一面或两面，涂布温度为55℃
‑
60℃，得到锂离子电池隔膜。
[0017]优选的，所述步骤S1中阳离子型表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵和十二烷基三甲基溴化铵中的一种。
[0018]优选的，所述步骤S1中陶瓷颗粒、聚碳酸酯、阳离子型表面活性剂和氯仿的质量比为10
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20:3
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6:0.3
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0.6:200
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400。
[0019]优选的，所述步骤S2中纤维素纳米纤维、丙酰氯、吡啶和N,N
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二甲基甲酰胺的质量比为5
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7:13
‑
15:35
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50:200
‑
400。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021](1)本专利技术制备的锂离子电池隔膜的涂层很薄，其中0.3μm的涂层就可以超过3μm陶瓷涂层的耐温效果，涂层厚度压缩率降低150％以上，大大的提高了电池的能量密度，纤维素得引入提高了隔膜的耐压值，从而进一步降低电池的短路率，提高电池安全性。
[0022](2)本专利技术制备的锂离子电池隔膜的孔道中具有丰富的碳酸基团，对于碳酸类的电解液具有良好的润湿性，可以有效提高电解液的浸润速率。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本专利技术进一步详细说明。
[0024]本专利技术实施例和对比例中的氧化锆的粒径为0.12μm，纤维素纳米纤维的直径为25nm，长度为5μm，聚乙烯基膜的厚度为9μm，孔隙率为38％。
[0025]实施例1
[0026]S1：将3g聚碳酸酯溶解在200g氯仿中，然后加入0.3g十二烷基三甲基氯化铵和10g氧化锆，200rpm的转速下搅拌1h，分离，干燥得到聚碳酸酯包裹氧化锆；
[0027]S2：将5g纤维素纳米纤维分散在200g N,N
‑
二甲基甲酰胺中，然后加入13g丙酰氯和35g吡啶，在95℃下反应1小时，洗涤，干燥，得到改性纤维素纳米纤维；
[0028]S3：将5g聚丙烯酸钠和25g去离子水混合，搅拌10分钟，然后再加入5g改性纤维素纳米纤维、10g聚碳酸酯包裹氧化锆和3g聚丙烯酸丁酯，搅拌30分钟，得到涂层浆料；
[0029]S4：将涂层浆料通过微凹版涂布于聚乙烯基膜的一面，涂布温度为55℃，涂布厚度为0.3nm，得到锂离子电池隔膜。
[0030]实施例2
[0031]S1：将4.5g聚碳酸酯溶解在300g氯仿中，然后加入0.45g十二烷基三甲基氯化铵和15g氧化锆，250rpm的转速下搅拌2h，分离，干燥得到聚碳酸酯包裹氧化锆；
[0032]S2：将6g纤维素纳米纤维分散在300g N,N
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二甲基甲酰胺中，然后加入14g丙酰氯和47.5g吡啶，在97℃下反应1.5小时，洗涤，干燥，得到改性纤维素纳米纤维；
[0033]S3：将7.5g聚丙烯酸钠和37.5g去离子水混合，搅拌20分钟，然后再加入7.5g改性纤维素纳米纤维、15g聚碳酸酯接枝氧化锆和5.5g聚丙烯酸丁酯，搅拌60分钟，得到涂层浆料；
[0034]S4：将涂层浆料通过微凹版涂布于聚乙烯基膜的两面，涂布温度为57℃，涂布厚度为1nm，得到锂离子电池隔膜。
[0035]实施例3
[0036]S1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池隔膜，其特征在于，所述锂离子电池隔膜包括基膜和涂层，所述涂层由涂层浆料通过微凹版涂布于基膜一面或两面得到，所述涂层浆料按质量份数包含10
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20份聚碳酸酯包裹陶瓷颗粒，5
‑
10份改性纤维素纳米纤维，5
‑
10份润湿剂、3
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8份粘合剂和25
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50份去离子水，其中，所述改性纤维素纳米纤维由丙酰氯接枝纤维素纳米纤维得到；所述基膜为聚乙烯、聚丙烯中的一种，所述基膜的厚度为4
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30μm，孔隙率为30
‑
45％。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜，其特征在于，所述涂层的厚度为0.3
‑
3μm。3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜，其特征在于，所述陶瓷颗粒为氧化锆、纳米氢氧化铝、氧化铝、勃姆石、硫酸钡、氢氧化镁、二氧化硅、氮化镁中的一种或几种，所述陶瓷颗粒的粒径为0.05
‑
0.3μm。4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜，其特征在于，所述粘合剂为聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇中的一种或几种混合物。5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜，其特征在于，所述润湿剂为聚醚改性硅氧烷、炔二醇乙烯基醚、六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、脂肪酸聚氧乙烯醚中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜，其特征在于，所述纤维素纳米纤维的直径为10
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50nm，长度为3
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10μm。7.一种根据权利要求1
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6任一项所述的锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：S1：将聚碳酸酯溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昆良，贾相奇，赵中雷，张传军，赵佳佳，
申请(专利权)人：芜湖明珠隔膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：