專利名稱：一種新型鋰離子電池隔膜的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電池制造技術領域，特別是涉及一種新型鋰離子電池隔膜的制作方法。
背景技術：
目前，鋰離子電池具有比能量高、循環(huán)使用次數多、存儲時間長等優(yōu)點，不僅在便 攜式電子設備上如移動電話、數碼攝像機和手提電腦得到廣泛應用，而且也廣泛應用于電 動汽車、電動自行車以及電動工具等大中型電動設備方面。隨著鋰離子電池在各種電器中不斷應用和推廣，其便攜性、安全性問題越來越得 到大家的重視。尤其是近年來，智能手機由于功能全面，對鋰離子電池的容量和能量密度要 求越來越高，同時，高容量動力型鋰離子二次電池也成為了未來環(huán)保汽車的首選，各個國家 相應制定了未來發(fā)展綠色能力的方針國策，對鋰離子電池的安全要求越來越高。一直以來鋰離子電池的安全問題不斷，小到藍牙電池，大到筆記本電腦電池，這些 都給未來更大規(guī)模的鋰離子電池推廣應用蒙上了一層陰影，而電池內發(fā)生短路則是在所有 安全事故中最通用的原因。所以，近年來國際上為防止電池內發(fā)生短路安全隱患，在電池隔 膜涂層、極片涂層、高安全電液等多個方面都做了大量的工作，為鋰離子電池的安全性設計 和生產起到了重要的推動作用。但是，對于目前的鋰離子電池隔膜，更多地只是適用于一定范圍或是特定的工藝 路線，同時，其在電池極組結構的穩(wěn)定性、涂層離子導電率、保證倍率特性等方面都顯示存 在一定的不足，另外涂膠材料較為單一，通常包含有聚偏氟乙烯，該聚偏氟乙烯在長時間存 儲后存在脫氟等不穩(wěn)定的問題，嚴重影響到鋰離子電池的整體性能，容易使鋰離子電池發(fā) 生短路等安全隱患。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種新型鋰離子電池隔膜的制作方法，該方法所 制作的電池隔膜可以針對電池的安全特性、電池極組結構的穩(wěn)定性、電池倍率特性進行改 進，有效地提高了電池的安全性能、涂層離子的導電率、耐高溫特性和電池極組結構的穩(wěn)定 性，使得鋰離子電池不容易發(fā)生短路的安全隱患，可以提高鋰離子電池的整體安全性，保證 電池在各種性能測試中具有優(yōu)良的安全性能，有利于提高鋰離子電池的市場應用前景，具 有重大的生產實踐意義。為此，本發(fā)明提供了一種新型鋰離子電池隔膜的制作方法，包括步驟 分別配置有機涂層液和有機無機混合涂層液；
以多孔隔膜作為電池隔膜的基體，將所述有機涂層液和/或有機無機混合涂層液分別 對電池隔膜基體的兩側做涂層處理；
將經過涂層處理的電池隔膜基體烘干，最后制作獲得的鋰離子電池的電池隔膜。其中，所述有機涂層液的配置包括以下步驟將第一溶劑和第二溶劑混合在一起，攪拌均勻，形成混合溶劑； 在所形成的混合溶劑中加入凝膠狀有機物，攪拌均勻，最終形成有機涂層液； 其中，所述凝膠狀有機物為氰基樹脂，所述第一溶劑為乙醇、丙酮、乙腈、N-甲基-2-吡 咯烷酮和環(huán)己烷中的一種或是多種的混合物；所述第二溶劑為環(huán)狀碳酸酯與鏈狀碳酸酯的 混合物。其中，所述有機涂層液中，凝膠狀有機物的質量占有機涂層液總質量的19Γ10%，由 第一溶劑和第二溶劑混合形成的混合溶劑占有機涂層液總質量的709Γ95%。其中，所述有機無機混合涂層液的配置包括以下步驟
將第一溶劑和第二溶劑混合在一起，攪拌均勻，形成混合溶劑； 在所形成的混合溶劑中加入粉末狀無機物，攪拌均勻，形成無機涂層液； 在上述形成的無機涂層液中繼續(xù)加入凝膠狀有機物，攪拌均勻，最終形成有機無機混 合涂層液；
其中，所述無機物包括二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鈦、二氧化鋯和氧化鋅中的任 意一種或者多種，所述凝膠狀有機物為氰基樹脂，所述第一溶劑為乙醇、丙酮、乙腈、N-甲 基-2-吡咯烷酮和環(huán)己烷中的一種或是多種的混合物；所述第二溶劑為環(huán)狀碳酸酯與鏈狀 碳酸酯的混合物。其中，所述有機無機混合涂層液中，粉末狀無機物占有機無機混合涂層液總質量 的0. 59TlO%，由第一溶劑和第二溶劑混合形成的混合溶劑占有機無機混合涂層液總質量的 609Γ95%，凝膠狀有機物的質量占有機無機混合涂層液總質量的0. 19Γ5%。其中，所述環(huán)狀碳酸酯包括碳酸丙烯酯PC、碳酸乙烯酯EC，碳酸甲丙酯MPC中的一 種或是多種；所述鏈狀碳酸酯包括碳酸二乙酯DEC，碳酸甲乙酯EMC的一種或是多種。其中，所述環(huán)狀碳酸酯與鏈狀碳酸酯的重量比為1 :(廣40)。其中，所述氰基樹脂包括氰乙基支鏈淀粉、氰乙基聚乙烯醇和氰乙基纖維素中的 任意一種或者多種。其中，所述電池隔膜基體為利用化學氧化方法進行預處理過的多孔隔膜；
所述將所述有機涂層液和/或有機無機混合涂層液分別對電池隔膜基體的兩側做涂 層處理的步驟具體為
將至少一層有機涂層液和/或有機無機混合涂層液涂覆在所述電池隔膜基體的一側 或者兩側。其中，所述有機涂層液在電池隔膜基體上的涂敷量為0. 02、. 4mg/cm2，有機無機 混合涂層液在電池隔膜基體上的涂敷量為0. 0Γ2. Omg/cm2。由以上本發(fā)明提供的技術方案可見，與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明提供了一種新型 鋰離子電池隔膜的制作方法，該方法所制作的電池隔膜可以針對電池的安全特性、電池極 組結構的穩(wěn)定性、電池倍率特性進行改進，有效地提高了電池的安全性能、涂層離子的導電 率、耐高溫特性和電池極組結構的穩(wěn)定性，使得鋰離子電池不容易發(fā)生短路的安全隱患，可 以提高鋰離子電池的整體安全性，保證電池在各種性能測試中具有優(yōu)良的安全性能，有利 于提高鋰離子電池的市場應用前景，具有重大的生產實踐意義。


圖1為本發(fā)明提供的一種新型鋰離子電池隔膜的制作方法的流程圖； 圖2為本發(fā)明具體實施例所制作的各個電池的性能測試結果圖。
具體實施例方式為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結合附圖和實施方式對本 發(fā)明作進一步的詳細說明。圖1為本發(fā)明提供的一種新型鋰離子電池隔膜的制作方法的流程圖； 參見圖1，本發(fā)明提供了一種新型鋰離子電池隔膜的制作方法，包括步驟 步驟SlOl 分別配置有機涂層液和有機無機混合涂層液；
在本發(fā)明中，所述有機涂層液的配置包括以下步驟
第一步將第一溶劑和第二溶劑混合在一起，攪拌均勻，形成混合溶劑；
第二步在所形成的混合溶劑中加入凝膠狀有機物，攪拌均勻，最終形成有機涂層液。此外，對于本發(fā)明，在配置有機涂層液時，根據需要，可以在由第一溶劑和第二溶 劑混合形成的混合溶劑中再加入其它溶劑(例如水)。具體實現(xiàn)上，上述配置有機涂層液的步驟可以為
在本發(fā)明中，為了配置好有機涂層液，在所述有機涂層液中，凝膠狀有機物的質量占有 機涂層液總質量的19Γ10%，由第一溶劑和第二溶劑混合形成的混合溶劑占有機涂層液總質 量的709Γ95%(需要說明的是，第一溶劑和第二溶劑之間的質量比可以為任意比例)，其它溶 劑占有機涂層液總質量的(Γ5%。在本發(fā)明中，所述有機無機混合涂層液的配置包括以下步驟 第一步將第一溶劑和第二溶劑混合在一起，攪拌均勻，形成混合溶劑； 第二步在所形成的混合溶劑中加入粉末狀無機物，攪拌均勻，形成無機涂層液； 第三步在上述形成的無機涂層液中繼續(xù)加入凝膠狀有機物，攪拌均勻，最終形成有機
無機混合涂層液。此外，對于本發(fā)明，在配置有機無機混合涂層液時，根據需要，可以在由第一溶劑 和第二溶劑混合形成的混合溶劑中再加入其它溶劑(例如水)。在本發(fā)明中，為了配置好有機無機混合涂層液，在所述有機無機混合涂層液中，粉 末狀無機物占有機無機混合涂層液總質量的0. 59TlO%，由第一溶劑和第二溶劑混合形成 的混合溶劑占有機無機混合涂層液總質量的609Γ95% (需要說明的是，第一溶劑和第二溶 劑之間的質量比可以為任意比例)，凝膠狀有機物的質量占有機無機混合涂層液總質量的 0. 19Γ5%，其它溶劑占有機無機混合涂層液總質量的(Γ15%。需要說明的是，對于本發(fā)明，所述無機物包括二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鈦、二 氧化鋯和氧化鋅中的任意一種或者多種，所述無機物在本發(fā)明中需要做親油性處理，其成 分烘干后將留在隔膜基體的表面。在本發(fā)明中，在制備有機涂層液和有機無機混合涂層液的過程中，所采用的所述 第一溶劑可以為乙醇、丙酮、乙腈、N-甲基-2-吡咯烷酮和環(huán)己烷中的一種或是多種的混合 物，這些溶劑在涂層烘干后，不會留在隔膜基體表面。所采用的所述第二溶劑可以為環(huán)狀碳 酸酯(包括碳酸丙烯酯PC、碳酸乙烯酯EC，碳酸甲丙酯MPC中的一種或是多種)與鏈狀碳酸酯(包括碳酸二乙酯DEC，碳酸甲乙酯EMC的一種或是多種)的混合物。所述環(huán)狀碳酸酯與 鏈狀碳酸酯的重量比為1 :(廣40)，這些溶劑在涂層烘干后，仍然會留在隔膜基體表面。在本發(fā)明中，所述凝膠狀有機物的種類優(yōu)選為氰基樹脂(Cyanoresin)，所述 氰基樹脂包括氰乙基支鏈淀粉(Cyanoethyl PulIulan)、氰乙基聚乙烯醇(Cyanoethyl Polyvinyl Alcohol)和氰乙基纖維素(Cyanoethyl Cellulose)中的任意一種或者多種，他 們單個使用或混合合用作為有機凝膠聚合物來配制有機涂層液，這種凝膠聚合物在涂層烘 干后，仍然留在隔膜基體表面。步驟S102 以多孔隔膜作為電池隔膜的基體，將所述有機涂層液和/或有機無機 混合涂層液分別對電池隔膜基體的兩側做涂層處理(即涂敷上涂層液)；
在本發(fā)明中，所述電池隔膜基體具體為利用干法或濕法等方法所制備的多孔隔膜，所 述電池隔膜基體優(yōu)選為利用化學氧化方法進行預處理過的多孔隔膜，通過采用化學氧化方 法，可以增強電池隔膜基體表面親油活性，提高隔膜基體表面的粗糙度，保證在涂層時表面 有較合適的表面張力。在本發(fā)明中，該步驟具體為將至少一層有機涂層液和/或有機無機混合涂層液 涂覆在所述電池隔膜基體的一側或者兩側。需要說明的是，所述電池隔膜基體上的涂層可以根據用戶的需要由有機涂層液和 有機無機混合涂層液這兩種涂層液中的一種或兩種進行組合形成，例如在電池隔膜基體上 具有兩層涂層液時，可以兩層均為有機涂層液或者有機無機混合涂層液；還可以為，一層為 有機涂層液，另外一層液為有機無機混合涂層液。所述電池隔膜基體上的涂層不管是具有 幾層，只要是有機涂層液和/或有機無機混合涂層液涂覆形成即可。在本發(fā)明中，所述有機涂層液中凝膠狀有機物在電池隔膜基體上的涂敷量為不超 過0. 40mg/cm2。所述有機無機混合涂層液中的有機物和無機物在電池隔膜基體上的涂敷量 為不超過0. 80mg/cm2。需要說明的是，對于本發(fā)明，可以采用噴涂、刮漿涂敷或是拉漿涂敷的方式在電池 隔膜基體上進行有機涂層液和有機無機混合涂層液的涂敷，具體實現(xiàn)上，所述有機涂層液 在電池隔膜基體上的涂敷量為0. 02、. 4mg/cm2，有機無機混合涂層液在電池隔膜基體上的 涂敷量為0. 04 2. Omg/cm2。步驟S103 將經過涂層處理的電池隔膜基體烘干，最后制作獲得的鋰離子電池 的電池隔膜。下面對本發(fā)明提供的鋰離子電池隔膜的涂層結構設計和制作進行說明
1、制備單層涂層的電池隔膜。首先利用化學氧化方法對隔膜進行預處理，然后使用噴 涂或刮涂方式，將有機涂層液或者有機無機混合涂層液直接涂覆在電池隔膜的一面，然后 烘干，從而完成單層涂層電池隔膜的制作。2、制備雙層涂層的電池隔膜。先利用化學氧化方法對隔膜進行預處理，然后使用 噴涂或刮涂方式，先將有機涂層液涂覆在電池隔膜的一面，然后烘干，接著再使用噴涂或刮 涂的方式將有機無機混合涂層液涂在隔膜的另一面，然后烘干，即完成最后雙層涂層電池 隔膜的制作。此外，還可以使用噴涂、刮涂或拉漿的方式，將有機涂層液分別涂在預處理過的隔 膜的兩面(即上表面和下表面)，然后烘干，即完成最后雙層涂層電池隔膜的制作。
另外，還可以使用噴涂或是刮或拉漿涂的方式，將有機無機混合涂層液分別涂在 預處理過的隔膜的上表面和下表面，然后烘干，同樣可以完成雙層涂層電池隔膜的制作。3、制備三層涂層的電池隔膜。首先利用化學氧化方法對隔膜進行預處理，然后使 用噴涂、刮涂或拉漿的方式，將有機涂層液涂在隔膜的上表面和下表面，然后烘干，接著后 再使用噴涂或刮涂的方式將有機無機混合涂層液涂在隔膜任何一面，再進行烘干，即完成 三層涂層電池隔膜制作。此外，還可以使用噴涂、刮涂或拉漿的方式，將有機無機混合涂層液涂在預處理過 的隔膜的兩面，然后烘干，接著再使用噴涂或刮涂的方式將有機涂層液涂在具有有機無機 混合涂層液的隔膜任何一面，再進行烘干，即完成三層涂層電池隔膜的制作。另外，還可以使用噴涂、刮涂的方式，將有機涂層液涂在隔膜的上表面，烘干，然后 再把有機無機混合涂層液涂在隔膜的下表面，烘干，接著再把無有機無機混合涂層液涂在 具有有機涂層液的隔膜表面，再進行烘干，即完成最后三層涂層電池隔膜的制作。再者，還可以使用噴涂、刮涂的方式，將有機膠液涂在隔膜的上表面，進行烘干，然 后再把有機無機混合涂層液涂在隔膜的下表面，烘干。再把有機涂層液涂在具有有機無機 混合涂層液的隔膜表面，烘干，即完成三層涂層電池隔膜的制作。4、制備四層涂層的電池隔膜。首先利用化學氧化方法對隔膜進行預處理，然后使 用噴涂、接漿或刮涂方式，將有機涂層液涂在隔膜的兩面，烘干，然后再用噴涂、接漿或是刮 涂的方式將有機無機混合涂層液繼續(xù)涂在具有有機涂層的隔膜兩面，接著烘干，即完成四 層涂層的電池隔膜制作。此外，還可以使用噴涂、接漿或刮涂方式，將有機無機混合涂層液涂在隔膜的兩 面，烘干，然后再用噴涂、接漿或是刮涂的方式將有機涂層繼續(xù)涂在具有有機無機混合涂層 液的隔膜兩面，烘干，即完成四層涂層的電池隔膜制作。另外，還可以使用噴涂或刮涂方式，將有機無機混合涂層液涂在隔膜的一面，烘 干，然后再用噴涂或刮涂的方式將有機涂層涂在隔膜的另一面，烘干，在具有有機涂層的隔 膜表面，利用噴涂或是刮涂的方式再涂上一層有機無機混合液涂層，烘干，最后在具有有機 無機混合涂層液的隔膜表面，用噴涂或是刮涂的方式，繼續(xù)涂上一層有機涂層，烘干，即完 成四層涂層的電池隔膜制作。再者，還可以使用噴涂、接漿或刮涂方式，將有機涂層液涂在隔膜的兩面，烘干，然 后再用噴涂或刮涂的方式將有機無機混合涂層液涂在涂有有機涂層液的隔膜任何一面，烘 干，再將具有有機無機混合涂層液的隔膜表面，使用噴涂或是刮涂的方式繼續(xù)涂上有機涂 層液，烘干，即完成四層涂層的電池隔膜制作。5、制備五層涂層的電池隔膜。首先利用化學氧化方法對隔膜進行預處理，然后使用 噴涂、接漿或刮涂方式，將有機涂層液涂在隔膜的兩面，烘干，然后再用噴涂、接漿或是刮涂的 方式將有機無機混合涂層液涂在具有有機涂層液的隔膜兩面，烘干，再在具有有機無機混合 涂層液的隔膜任何一面，再繼續(xù)涂上有機涂層液，烘干，即完成五層涂層的電池隔膜制作。此外，還可以使用噴涂或刮涂的方式，將有機涂層液涂在隔膜的任何一面，烘干， 然后再用噴涂、接漿或是刮涂的方式將有機無機混合涂層液分別涂在隔膜的兩面，烘干，最 后再用噴涂、接漿或是刮涂的方式將有機涂層分別繼續(xù)涂在隔膜的兩面，烘干，即完成五層 涂層的電池隔膜制作。
6、制備六層涂層的電池隔膜。首先利用化學氧化方法對隔膜進行預處理，然后使 用噴涂、接漿或刮涂方式，將有機涂層液涂在隔膜的兩面，烘干，然后再用噴涂、接漿或是刮 涂的方式將有機無機混合涂層液涂在具有有機涂層的隔膜兩面，烘干，最后再在具有有機 無機混合涂層液的隔膜兩面，再分別涂上一層有機涂層液，烘干，即完成六層涂層的電池隔 膜制作。為了便于了解本發(fā)明的技術方案，下面通過具體實施例來進行說明。選擇美國Celgard公司生產的16um厚度的電池隔膜作為電池隔膜基體，先做化 學氧化處理，提高隔膜表面的粗糙度和極性。然后分別配置好有機涂層液和有機無機混合 涂層液。接著采用涂層液來對隔膜分別進行一層、二層、三層、四層、五層或六層涂層處理。 對于本發(fā)明，測試用聚合物鋰離子電池PP454261AC (1530mAh)，其正極用鈷酸鋰制成，負極 用人造石墨制成，電池的電解液采用體積比為1 :8 11的碳酸鄰三聯(lián)苯酯(PC)、碳酸乙烯酯 (EC)和碳酸甲乙酯(EMC)組成的混合物，電解液中添加的溶質是摩爾濃度為1. 15mol/L六 氟磷酸鋰LiPF6,并對該聚合物鋰離子電池最后進行安全性能評估。實施例1
有機涂層液的制備由氰乙基支鏈淀粉(Cyanoethyl pullulan)、環(huán)狀丙烯碳酸酯和鏈 狀二乙基碳酸酯混合組成凝膠有機物，采用的溶劑為丙酮，以及采用其他溶劑(如水)。其中，氰乙基支鏈淀粉占需要制備的有機涂層液總質量的2%，環(huán)狀丙烯碳酸酯占 需要制備的有機涂層液總質量的1%，鏈狀二乙基碳酸酯占需要制備的有機涂層液總質量的 1. 5%，丙酮占需要制備的有機涂層液總質量的93%，其他溶劑(例如水)占需要制備的有機涂 層液總質量的3. 5%，然后按照上述配置有機涂層液的步驟來制備獲得有機涂層液。有機無機涂層液的制備所采用的無機物為無機陶瓷粉末(即為二氧化硅粉末)。 所采用的溶劑為第一溶劑和第二溶劑的混合溶劑，具體包括環(huán)狀丙烯碳酸酯、鏈狀二乙基 碳酸酯和丙酮，所采用的凝膠有機物為氰乙基支鏈淀粉，以及采用其他溶劑(如水)。其中，無機陶瓷粉末占需要制備的有機無機涂層混合液總質量的2%，環(huán)狀丙烯碳 酸酯占需要制備的有機無機涂層混合液總質量的2%，鏈狀二乙基碳酸酯占需要制備的有機 無機涂層混合液總質量的0. 5%，丙酮占需要制備的有機無機涂層混合液總質量的90%，氰 乙基支鏈淀粉占需要制備的有機無機涂層混合液總質量的2%，其他溶劑(例如水)占需要制 備的有機無機涂層混合液總質量的3. 5%，然后按照上述配置有機無機混合涂層液的步驟來 制備獲得有機無機混合涂層液。實施例2
有機涂層液的制備由氰乙基支鏈淀粉(Cyanoethyl pullulan)、環(huán)狀丙烯碳酸酯和鏈 狀二乙基碳酸酯混合組成凝膠有機物，采用的溶劑為丙酮，以及采用其他溶劑(如水)。其中，氰乙基支鏈淀粉占需要制備的有機涂層液總質量的7%，環(huán)狀丙烯碳酸酯占 需要制備的有機涂層液總質量的3. 5%，鏈狀二乙基碳酸酯占需要制備的有機涂層液總質量 的5%，丙酮占需要制備的有機涂層液總質量的72. 5%，其他溶劑(例如水)占需要制備的有機 涂層液總質量的12%，然后按照上述配置有機涂層液的步驟來制備獲得有機涂層液。有機無機涂層液的制備所采用的無機物為無機陶瓷粉末(即為二氧化硅粉末)。 所采用的溶劑為第一溶劑和第二溶劑的混合溶劑，具體包括環(huán)狀丙烯碳酸酯、鏈狀二乙基 碳酸酯和丙酮，所采用的凝膠有機物為氰乙基支鏈淀粉，以及采用其他溶劑(如水)。
9
其中，無機陶瓷粉末占需要制備的有機無機涂層混合液總質量的6%，環(huán)狀丙烯碳 酸酯占需要制備的有機無機涂層混合液總質量的6%，鏈狀二乙基碳酸酯占需要制備的有機 無機涂層混合液總質量的1. 5%，丙酮占需要制備的有機無機涂層混合液總質量的73%，氰 乙基支鏈淀粉占需要制備的有機無機涂層混合液總質量的6%，其他溶劑(例如水)占需要制 備的有機無機涂層混合液總質量的7. 5%，然后按照上述配置有機無機混合涂層液的步驟來 制備獲得有機無機混合涂層液。實施例3
隔膜選擇選用化學氧化處理后的美國Celgard公司生產的16um厚度的電池隔膜。采用涂層液實施例1所制備的有機涂層液和/或有機無機混合涂層液。制備電池隔膜的涂層采用噴涂方式，在電池隔膜的一面涂上有機涂層液，涂敷量 控制在0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。實施例4
隔膜選擇選用化學氧化處理后的美國Celgard公司生產的16um厚度的電池隔膜。采用涂層液實施例1所制備的有機涂層液和/或有機無機混合涂層液。制備電池隔膜的涂層采用噴涂方式，在電池隔膜的一面涂上有機無機混合涂層 液，涂敷量控制在0. 20mg/cm2，在90°C的溫度烘干1分鐘。實施例5
隔膜選擇選用化學氧化處理后的美國Celgard公司生產的16um厚度的電池隔膜。采用涂層液實施例1所制備的有機涂層液和/或有機無機混合涂層液。制備電池隔膜的涂層
采用噴涂方式，在電池隔膜的第一側面(即上側面)涂上有機涂層液，涂敷量控制在 0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)涂上有機無機混合涂層液，涂 敷量控制在0. 20mg/cm2，在90°C的溫度烘干1分鐘。實施例6
隔膜選擇選用化學氧化處理后的美國Celgard公司生產的16um厚度的電池隔膜。采用涂層液實施例1所制備的有機涂層液和/或有機無機混合涂層液。制備電池隔膜的涂層
采用噴涂方式，在電池隔膜的第一側面和第二側面上分別涂上有機涂層液，每側面的 涂敷量控制在0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。實施例7
隔膜選擇選用化學氧化處理后的美國Celgard公司生產的16um厚度的電池隔膜。采用涂層液實施例1所制備的有機涂層液和/或有機無機混合涂層液。制備電池隔膜的涂層
用噴涂方式，在電池隔膜的第一側面和第二側面上分別涂上有機無機混合涂層液，每 側面的涂敷量控制在0. 20mg/cm2，在90°C的溫度烘干1分鐘。實施例8
隔膜選擇選用化學氧化處理后的美國Celgard公司生產的16um厚度的電池隔膜。采用涂層液實施例1所制備的有機涂層液和/或有機無機混合涂層液。
制備電池隔膜的涂層
采用噴涂方式，在電池隔膜的第一側面(即上側面)涂上有機涂層液，涂敷量控制在 0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)涂上有機無機混合涂層液，涂 敷量控制在0. 20mg/cm2，在90°C的溫度烘干1分鐘。接著再采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)再涂上有機涂層液，涂 敷量控制在0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。實施例9
隔膜選擇選用化學氧化處理后的美國Celgard公司生產的16um厚度的電池隔膜。采用涂層液實施例1所制備的有機涂層液和/或有機無機混合涂層液。制備電池隔膜的涂層
首先采用噴涂方式，在電池隔膜的第一側面(即上側面)涂上有機涂層液，涂敷量控制 在0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。然后采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)涂上有機涂層液，涂敷量 控制在0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。接著再采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)再涂上有機無機混合涂 層液，涂敷量控制在0. 20mg/cm2，在90°C的溫度烘干1分鐘。實施例10
隔膜選擇選用化學氧化處理后的美國Celgard公司生產的16um厚度的電池隔膜。采用涂層液實施例1所制備的有機涂層液和/或有機無機混合涂層液。制備電池隔膜的涂層
首先采用噴涂方式，在電池隔膜的第一側面(即上側面)涂上有機涂層液，涂敷量控制 在0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。然后采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)涂上有機涂層液，涂敷量 控制在0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。接著再采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)再涂上有機無機混合涂 層液，涂敷量控制在0. 20mg/cm2，在90°C的溫度烘干1分鐘。然后采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)再涂上有機涂層液，涂敷 量控制在0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。實施例11
隔膜選擇選用化學氧化處理后的美國Celgard公司生產的16um厚度的電池隔膜。采用涂層液實施例1所制備的有機涂層液和/或有機無機混合涂層液。制備電池隔膜的涂層
首先采用噴涂方式，在電池隔膜的第一側面(即上側面)涂上有機無機混合涂層液，涂 敷量控制在0. 20mg/cm2，在90°C的溫度烘干1分鐘。然后采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)涂上有機涂層液，涂敷量 控制在0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。接著再采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)再涂上有機無機混合涂 層液，涂敷量控制在0. 20mg/cm2，在90°C的溫度烘干1分鐘。
實施例12
隔膜選擇選用化學氧化處理后的美國Celgard公司生產的16um厚度的電池隔膜。采用涂層液實施例1所制備的有機涂層液和/或有機無機混合涂層液。制備電池隔膜的涂層
首先采用噴涂方式，在電池隔膜的第一側面(即上側面)涂上有機無機混合涂層液，涂 敷量控制在0. 20mg/cm2，在90°C的溫度烘干1分鐘。然后采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)涂上有機無機混合涂層 液，涂敷量控制在0. 20mg/cm2，在90°C的溫度烘干1分鐘。接著再采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)再涂上有機涂層液，涂 敷量控制在0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。實施例13
隔膜選擇選用化學氧化處理后的美國Celgard公司生產的16um厚度的電池隔膜。采用涂層液實施例1所制備的有機涂層液和/或有機無機混合涂層液。制備電池隔膜的涂層
首先采用噴涂方式，在電池隔膜的第一側面(即上側面)涂上有機無機混合涂層液，涂 敷量控制在0. 20mg/cm2，在90°C的溫度烘干1分鐘。然后采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)涂上有機涂層液，涂敷量 控制在0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。接著再采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)再涂上有機無機混合涂 層液，涂敷量控制在0. 20mg/cm2，在90°C的溫度烘干1分鐘。然后采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)再涂上有機涂層液，涂敷 量控制在0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。實施例14
隔膜選擇選用化學氧化處理后的美國Celgard公司生產的16um厚度的電池隔膜。采用涂層液實施例1所制備的有機涂層液和/或有機無機混合涂層液。制備電池隔膜的涂層
首先采用噴涂方式，在電池隔膜的第一側面(即上側面)涂上有機合涂層液，涂敷量控 制在0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。然后采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)涂上有機涂層液，涂敷量 控制在0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。接著再采用噴涂方式，在電池隔膜的第一側面(即上側面)再涂上有機無機混合涂 層液，涂敷量控制在0. 20mg/cm2，在90°C的溫度烘干1分鐘。然后采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)再涂上有機無機混合涂層 液，涂敷量控制在0. 20mg/cm2，在90°C的溫度烘干1分鐘。實施例15
隔膜選擇選用化學氧化處理后的美國Celgard公司生產的16um厚度的電池隔膜。采用涂層液實施例1所制備的有機涂層液和/或有機無機混合涂層液。制備電池隔膜的涂層
首先采用噴涂方式，在電池隔膜的第一側面(即上側面)涂上有機合涂層液，涂敷量控制在0. 20mg/cm2，在90°C的溫度烘干1分鐘。然后采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)涂上有機無機混合涂層 液，涂敷量控制在0. 20mg/cm2，在90°C的溫度烘干1分鐘。接著再采用噴涂方式，在電池隔膜的第一側面(即上側面)再涂上有機涂層液，涂 敷量控制在0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。然后采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)再涂上有機涂層液，涂敷 量控制在0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。實施例16
隔膜選擇選用化學氧化處理后的美國Celgard公司生產的16um厚度的電池隔膜。采用涂層液實施例1所制備的有機涂層液和/或有機無機混合涂層液。制備電池隔膜的涂層
首先采用噴涂方式，在電池隔膜的第一側面(即上側面)涂上有機無機混合涂層液，涂 敷量控制在0. 20mg/cm2，在90°C的溫度烘干1分鐘。然后采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)涂上有機涂層液，涂敷量 控制在0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。接著再采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)再涂上有機無機混合涂 層液，涂敷量控制在0. 20mg/cm2，在90°C的溫度烘干1分鐘。然后采用噴涂方式，在電池隔膜的第一側面(即上側面)再涂上有機涂層液，涂敷 量控制在0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。最后，再采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)再涂上有機涂層液，涂 敷量控制在0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。實施例17
隔膜選擇選用化學氧化處理后的美國Celgard公司生產的16um厚度的電池隔膜。采用涂層液實施例1所制備的有機涂層液和/或有機無機混合涂層液。制備電池隔膜的涂層
首先采用噴涂方式，在電池隔膜的第一側面(即上側面)和第二側面(下側面)分別涂上 有機涂層液，涂敷量控制在0. 20mg/cm2，在90°C的溫度烘干1分鐘。然后采用噴涂方式，在電池隔膜的兩側面上再分別涂上有機無機混合涂層液，涂 敷量控制在0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。接著再采用噴涂方式，在電池隔膜的第一側面或者第二側面再涂一層上有機涂層 液，涂敷量控制在0. 20mg/cm2，在90°C的溫度烘干1分鐘。實施例18
隔膜選擇選用化學氧化處理后的美國Celgard公司生產的16um厚度的電池隔膜。采用涂層液實施例1所制備的有機涂層液和/或有機無機混合涂層液。制備電池隔膜的涂層
首先采用噴涂方式，在電池隔膜的第一側面(即上側面)涂上有機涂層液，涂敷量控制 在0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。然后采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)涂上有機涂層液，涂敷量 控制在0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。
接著再采用噴涂方式，在電池隔膜的第一側面(即上側面)再涂上有機無機混合涂 層液，涂敷量控制在0. 20mg/cm2，在90°C的溫度烘干1分鐘。然后采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)再涂上有機無機混合涂層 液，涂敷量控制在0. 20mg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。然后采用噴涂方式，在電池隔膜的第一側面(即上側面)再涂上有機涂層液，涂敷 量控制在0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。最后，再采用噴涂方式，在電池隔膜的第二側面(即下側面)再涂上有機涂層液，涂 敷量控制在0. lOmg/cm2，在85°C的溫度烘干1分鐘。因此，通過上面的各個實施例，運用本發(fā)明上述實施例所制備的電池隔膜涂層結 構，最后獲得的裝配電池效果分析如下
取具有實施例3至實施例18所制備電池隔膜的的電池，分別進行針刺、倍率放電性能 和循環(huán)性能測試，每項測試五個電池。其具體的測試結果如圖2所示。結果表明，對于直接涂敷有機無機混合涂層液涂層的電池，在循環(huán)容量和厚度膨 脹方面，均比外層涂有有機涂層的略差，主要是因為外層有機涂層有助于與電極發(fā)生一定 粘結，起來穩(wěn)固作用的原因，但是同時，有機和無機涂層越厚，表現(xiàn)出循環(huán)性能相對相差；同 時，涂有有機涂層的電池，針刺平均溫度要低于裸隔膜電池，涂有有機和無機混合涂層液的 隔膜的電池，其平針刺平均溫度要低于有機或沒有涂層隔膜制作的電池，多層無機和有機 隔膜的更有利于安全特性的提高；對于倍率性能，裸隔膜的倍率放電性能最好，其次是有機 涂層的隔膜，最差的是無機和有機混合涂層的隔膜，同時，隨著涂層的增多，倍率性能也相 應變差，另外，內層涂有有機涂層再涂無機和有機涂層的隔膜的倍率性能，比直接涂無機涂 層的隔膜倍率性能更好些。對于不同配方的涂層液，對電池安全性能、循環(huán)性能及倍率性能的影響相同，配方 范圍內的涂層，涂層結構對電池性能的影響更大；同時涂層液的濃度越大，其倍率放電和循 環(huán)性能相對較差，推測主要是由于涂敷不均勻造成的。綜上所述，與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明提供的一種新型鋰離子電池隔膜的制作方 法，該方法所制作的電池隔膜可以針對電池的安全特性、電池極組結構的穩(wěn)定性、電池倍率 特性進行改進，有效地提高了電池的安全性能、涂層離子的導電率、耐高溫特性和電池極組 結構的穩(wěn)定性，使得鋰離子電池不容易發(fā)生短路的安全隱患，可以提高鋰離子電池的整體 安全性，保證電池在各種性能測試中具有優(yōu)良的安全性能，有利于提高鋰離子電池的市場 應用前景，具有重大的生產實踐意義。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
一種新型鋰離子電池隔膜的制作方法，其特征在于，包括步驟分別配置有機涂層液和有機無機混合涂層液；以多孔隔膜作為電池隔膜的基體，將所述有機涂層液和/或有機無機混合涂層液分別對電池隔膜基體的兩側做涂層處理；將經過涂層處理的電池隔膜基體烘干，最后制作獲得的鋰離子電池的電池隔膜。
2.如權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述有機涂層液的配置包括以下步驟將第一溶劑和第二溶劑混合在一起，攪拌均勻，形成混合溶劑；在所形成的混合溶劑中加入凝膠狀有機物，攪拌均勻，最終形成有機涂層液；其中，所述凝膠狀有機物為氰基樹脂，所述第一溶劑為乙醇、丙酮、乙腈、N-甲基-2-吡 咯烷酮和環(huán)己烷中的一種或是多種的混合物；所述第二溶劑為環(huán)狀碳酸酯與鏈狀碳酸酯的 混合物。
3.如權利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述有機涂層液中，凝膠狀有機物的質 量占有機涂層液總質量的19Γ10%，由第一溶劑和第二溶劑混合形成的混合溶劑占有機涂層 液總質量的70% 95%。
4.如權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述有機無機混合涂層液的配置包括 以下步驟將第一溶劑和第二溶劑混合在一起，攪拌均勻，形成混合溶劑；在所形成的混合溶劑中加入粉末狀無機物，攪拌均勻，形成無機涂層液；在上述形成的無機涂層液中繼續(xù)加入凝膠狀有機物，攪拌均勻，最終形成有機無機混 合涂層液；其中，所述無機物包括二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鈦、二氧化鋯和氧化鋅中的任 意一種或者多種，所述凝膠狀有機物為氰基樹脂，所述第一溶劑為乙醇、丙酮、乙腈、N-甲 基-2-吡咯烷酮和環(huán)己烷中的一種或是多種的混合物；所述第二溶劑為環(huán)狀碳酸酯與鏈狀 碳酸酯的混合物。
5.如權利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述有機無機混合涂層液中，粉末狀無 機物占有機無機混合涂層液總質量的0. 59TlO%，由第一溶劑和第二溶劑混合形成的混合溶 劑占有機無機混合涂層液總質量的609Γ95%，凝膠狀有機物的質量占有機無機混合涂層液 總質量的0. 1% 5%。
6.如權利要求2或4所述的制作方法，其特征在于，所述環(huán)狀碳酸酯包括碳酸丙烯酯 PC、碳酸乙烯酯EC，碳酸甲丙酯MPC中的一種或是多種；所述鏈狀碳酸酯包括碳酸二乙酯 DEC,碳酸甲乙酯EMC的一種或是多種。
7.如權利要求2或4所述的制作方法，其特征在于，所述環(huán)狀碳酸酯與鏈狀碳酸酯的重 量比為1 :(廣40)。
8.如權利要求2或4所述的制作方法，其特征在于，所述氰基樹脂包括氰乙基支鏈淀 粉、氰乙基聚乙烯醇和氰乙基纖維素中的任意一種或者多種。
9.如權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述電池隔膜基體為利用化學氧化方 法進行預處理過的多孔隔膜；所述將所述有機涂層液和/或有機無機混合涂層液分別對電池隔膜基體的兩側做涂 層處理的步驟具體為將至少一層有機涂層液和/或有機無機混合涂層液涂覆在所述電池隔膜基體的一側 或者兩側。
10.如權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述有機涂層液在電池隔膜基 體上的涂敷量為0. 02、. 4mg/cm2，有機無機混合涂層液在電池隔膜基體上的涂敷量為 0. 04 2. Omg/cm2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型鋰離子電池隔膜的制作方法，包括步驟分別配置有機涂層液和有機無機混合涂層液；以多孔隔膜作為電池隔膜的基體，將所述有機涂層液和/或有機無機混合涂層液分別對電池隔膜基體的兩側做涂層處理；將經過涂層處理的電池隔膜基體烘干，最后制作獲得的鋰離子電池的電池隔膜。本發(fā)明公開的新型鋰離子電池隔膜的制作方法，所制作的電池隔膜可以針對電池的安全特性、電池極組結構的穩(wěn)定性、電池倍率特性進行改進，有效地提高了電池的安全性能、涂層離子的導電率、耐高溫特性和電池極組結構的穩(wěn)定性，使得鋰離子電池不容易發(fā)生短路的安全隱患，可以提高鋰離子電池的整體安全性，保證電池在各種性能測試中具有優(yōu)良的安全性能。
文檔編號H01M2/18GK101894933SQ20101024696
公開日2010年11月24日 申請日期2010年8月6日 優(yōu)先權日2010年8月6日
發(fā)明者杜晨樹, 王玉來, 程君, 陽曉霞 申請人:天津力神電池股份有限公司