電池隔膜及其制備方法技術

本發明專利技術涉及電池生產技術領域，且公開了電池隔膜及其制備方法，包括隔膜本體，隔膜本體中混合有聚合物，且聚合物呈交聯網格狀分布在隔膜本體中，隔膜本體外表面上分別設有至少一組親液耐熱涂層和至少一組陶瓷膜層，親液耐熱涂層由納米纖維素纖維和聚偏氟乙烯交織成網格結構，且親液耐熱涂層的網格結構中分散填充有無機顆粒，通過在隔膜中混合親液聚合物以及涂覆親液耐熱涂層和陶瓷膜層，提高電池隔膜的親液性從而提高電池隔膜的浸潤性，提升隔膜的熱收縮性能，從而可保證隔膜機械性能的同時，使隔膜具有優異的耐熱性和離子電導率。使隔膜具有優異的耐熱性和離子電導率。使隔膜具有優異的耐熱性和離子電導率。

【技術實現步驟摘要】
電池隔膜及其制備方法


[0001]本專利技術涉及電池生產
，具體為電池隔膜及其制備方法。

技術介紹

[0002]鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為正/負極材料、使用非水電解質溶液的電池。由于鋰金屬的化學特性非?；顫?，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環境要求非常高。隨著科學技術的發展，鋰電池已經成為了主流；鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態的鋰，并且是可以充電的；目前被廣泛應用的主要有PE隔膜，PP隔膜。然而PE、PP隔膜熔點低，熱穩定性差，而具有嚴重的熱收縮特性。這一特性會導致隔膜面積變小，從而極易引發電池內短路導致熱失控，同時傳統隔膜材料如PE、PP類材料由于本身的疏水特性，使得PE、PP類隔膜對電解液的浸潤特性不夠好，為此我們提出了電池隔膜及其制備方法。

技術實現思路

[0003](一)解決的技術問題
[0004]針對現有技術的不足，本專利技術提供了電池隔膜及其制備方法，解決了上述的問題。
[0005](二)技術方案
[0006]為實現上述所述目的，本專利技術提供如下技術方案：電池隔膜，包括隔膜本體，所述隔膜本體中混合有聚合物，且聚合物呈交聯網格狀分布在隔膜本體中，所述隔膜本體外表面上分別設有至少一組親液耐熱涂層和至少一組陶瓷膜層，所述親液耐熱涂層由納米纖維素纖維和聚偏氟乙烯交織成網格結構，且親液耐熱涂層的網格結構中分散填充有無機顆粒。
[0007]優選的，所述隔膜本體的孔隙率為30～68％，透氣度為45～430sec/100cc，且隔膜本體的厚度為6μm—25μm，所述陶瓷膜層的厚度為1.1μm—5.6μm，所述親液耐熱涂層的厚度為1μm—4.5μm。
[0008]優選的，所述親液耐熱涂層中納米纖維素纖維、無機顆粒和聚偏氟乙烯的質量比為1：(1～5.5)：(1～5)；
[0009]所述聚合物與隔膜本體的質量比為1：(10～100)。
[0010]優選的，所述聚合物由包括丙烯酸酯類單體、丙烯酰胺類單體、乙烯基苯類單體、乙烯基吡啶類中的至少一種單體聚合反應形成，且聚合物中的no/nc≥2/7；
[0011]所述丙烯酸酯單體包括一丙烯酸酯、二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、四丙烯酸酯、五丙烯酸酯中的至少一種，所述乙烯基苯單體包括二乙烯基苯，三乙烯基苯中的至少一種。
[0012]優選的，所述親液耐熱涂層中無機顆粒選自SiO2、Al2O3、CaO、TiO2、MgO、ZnO、SnO2、ZrO2、AlOOH、Mg(OH)2、BaSO2中的至少一種。
[0013]優選的，電池隔膜制備方法包括如下步驟：
[0014]S1：配制含聚合物單體和引發劑的混合溶液，并將隔膜本體沒入混合溶液中進行
浸漬處理；
[0015]S2：浸漬處理后從混合溶液中取出隔膜本體，進行熱處理，使得聚合物單體進行聚合反應，在隔膜本體中生成呈交聯網絡狀并具有親液性的聚合物；
[0016]S3：將天然纖維素溶解于溶劑中制得纖維素溶液，并將無機顆粒、聚偏氟乙烯和油性溶劑混合配制成油性漿料，之后將纖維素溶液與油性漿料混合制得纖維素復合油性漿料；
[0017]S4：將纖維素復合油性漿料涂覆在含有聚合物的隔膜本體上，之后將其浸泡在含水的萃取液中進行分相再生析出；
[0018]S5：最后在隔膜本體上除涂有親液耐熱涂層的外表面上貼附陶瓷膜。
[0019]優選的，所述S1配制的混合溶液中聚合物單體與引發劑質量比為(150～30)：1，所述S1中引發劑為自由基類引發劑；
[0020]所述S2中聚合反應時的聚合溫度保持在45℃～95℃之間。
[0021]優選的，所述S3中用于溶解纖維素的溶劑選自離子液體或LiCl/DMAc溶液，且離子液體選自咪唑鹽類離子液體、吡啶鹽類離子液體中的至少一種。
[0022](三)有益效果
[0023]與現有技術相比，本專利技術提供了電池隔膜及其制備方法，具備以下有益效果：
[0024]1、該電池隔膜及其制備方法，通過用親液聚合物在隔膜本體的三維孔隙網絡結構中形成交聯網絡結構，能夠與隔膜本體之間起到增效作用，能夠改善隔膜本體表面性能，如提高改善隔膜本體表面張力和親液性，有效提高了隔膜本體與陶瓷膜層之間的結合強度和對電解液的浸潤性；
[0025]同時親液耐熱涂層中經水再生形成的納米纖維素纖維表面具有極性官能團，其涂覆與隔膜上，可增強隔膜的電解液親和性，使隔膜中能夠存儲更多的電解液，而所析出再生的納米纖維素纖維與PVDF交織呈網絡結構并包裹纏繞分散于其中的無機顆粒，其中孔隙結構可為鋰離子傳輸提供傳輸通道，從而可提升隔膜的離子電導率；另外，再生形成的纖維素纖維具有優異的耐熱性能，可在不降低修飾涂層中PVDF含量以及涂層面密度的情況下，提升隔膜的熱收縮性能，從而可保證隔膜機械性能的同時，使隔膜具有優異的耐熱性和離子電導率。
附圖說明
[0026]圖1為本專利技術電池隔膜制備方法流程示意圖。
具體實施方式
[0027]下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦＠夹g中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。
[0028]請參閱圖1，電池隔膜，包括隔膜本體，隔膜本體中混合有聚合物，且聚合物呈交聯網格狀分布在隔膜本體中，隔膜本體外表面上分別設有至少一組親液耐熱涂層和至少一組陶瓷膜層，親液耐熱涂層由納米纖維素纖維和聚偏氟乙烯交織成網格結構，且親液耐熱涂
層的網格結構中分散填充有無機顆粒，隔膜本體為聚烯烴隔膜，具體可選自聚乙烯(PE)隔膜、聚丙烯(PP)隔膜或PE/PP/PE復合隔膜，隔膜本體是具有多孔結構的，聚合物是分布在隔膜本體所含的三維孔隙網絡結構中的，而且連接成一整體，構成交聯網絡結構。在隔膜本體中也既是隔膜本體的三維孔隙網絡結構中設置呈交聯網絡狀親液聚合物，使得親液聚合物與隔膜本體成為一體，其一方面能夠有效提高隔膜本體的熱穩定性，同時顯著改善隔膜本體的親液性，提高其對電解液的浸潤性。另外，聚合物還能夠改善隔膜本體表面的表面張力等性能。
[0029]隔膜本體的孔隙率為30～68％，透氣度為45～430sec/100cc，且隔膜本體的厚度為6μm—25μm，陶瓷膜層的厚度為1.1μm—5.6μm，親液耐熱涂層的厚度為1μm—4.5μm，通過將隔膜本體孔隙率和厚度的選擇優化，可保證隔膜中的鋰離子通道數量，進而確保隔膜的離子電導率。
[0030]親液耐熱涂層中納米纖維素纖維、無機顆粒和聚偏氟乙烯的質量比為1：(1～5.5)：(1～5)；聚合物與隔膜本體的質量比為1：(10～100),通過優化聚合物在隔膜本體中的質量，使得聚合物在隔膜本體三維孔隙網絡結構中形成完整的交聯網絡結構，從而增強其與隔膜本體之間的增效作用，提高隔膜本體的熱穩定性和對電解液的浸潤性。同時保證本專利技術本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.電池隔膜，包括隔膜本體，其特征在于：所述隔膜本體中混合有聚合物，且聚合物呈交聯網格狀分布在隔膜本體中，所述隔膜本體外表面上分別設有至少一組親液耐熱涂層和至少一組陶瓷膜層，所述親液耐熱涂層由納米纖維素纖維和聚偏氟乙烯交織成網格結構，且親液耐熱涂層的網格結構中分散填充有無機顆粒。2.根據權利要求1所述的電池隔膜，其特征在于：所述隔膜本體的孔隙率為30～68％，透氣度為45～430sec/100cc，且隔膜本體的厚度為6μm—25μm，所述陶瓷膜層的厚度為1.1μm—5.6μm，所述親液耐熱涂層的厚度為1μm—4.5μm。3.根據權利要求1所述的電池隔膜，其特征在于：所述親液耐熱涂層中納米纖維素纖維、無機顆粒和聚偏氟乙烯的質量比為1：(1～5.5)：(1～5)；所述聚合物與隔膜本體的質量比為1：(10～100)。4.根據權利要求1所述的電池隔膜，其特征在于：所述聚合物由包括丙烯酸酯類單體、丙烯酰胺類單體、乙烯基苯類單體、乙烯基吡啶類中的至少一種單體聚合反應形成，且聚合物中的no/nc≥2/7；所述丙烯酸酯單體包括一丙烯酸酯、二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、四丙烯酸酯、五丙烯酸酯中的至少一種，所述乙烯基苯單體包括二乙烯基苯，三乙烯基苯中的至少一種。5.根據權利要求1所述的電池隔膜，其特征在于：所述親液耐熱涂層中無機顆粒選自SiO2、Al2O3...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李國良，
申請(專利權)人：深圳市鑫融祥電子有限公司，
類型：發明
國別省市：