一種電池隔膜的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種電池隔膜的制作方法，包括以下步驟:（1）在指定溶劑中添加高分子聚合物材料，經(jīng)過(guò)機(jī)械攪拌配置成聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%～30%的溶液；（2）向配置好的聚合物溶液中加入無(wú)機(jī)材料，通過(guò)攪拌混合為分散均勻的漿料，其中，高分子聚合物溶液和無(wú)機(jī)材料的質(zhì)量比例為2：1～25:1；（3）將上述漿料涂覆在隔膜基材的單一表面或雙面，制作成鋰離子電池隔膜。本發(fā)明能夠維持涂覆層的物理結(jié)構(gòu)，當(dāng)電池受熱時(shí)可有效限制隔膜的收縮，提高電池的安全性能；無(wú)機(jī)材料為多孔結(jié)構(gòu)，均勻分布在隔膜基材表面后顆粒與顆粒之間又可形成良好的間隙結(jié)構(gòu)，使用該隔膜制造的鋰離子電池可以吸附更多的電解液，進(jìn)而提高電池的循環(huán)性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種電池隔膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及鋰離子電池隔膜制作技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電池隔膜的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著能源與環(huán)境問(wèn)題日益突出，電動(dòng)汽車(chē)特別是純電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展勢(shì)在必行。作 為電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力源，二次電池的的性能優(yōu)劣直接制約電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展。鋰離子電池由于 體積小、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是目前最具發(fā)展?jié)摿Φ碾妱?dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池。而隔膜在鋰 離子電池中起到離子通道并隔開(kāi)正負(fù)極的作用，制作隔膜的高分子材料多為聚乙烯、聚丙 烯或其混合物，這些材料制作的隔膜在高溫受熱時(shí)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的熱收縮，會(huì)導(dǎo)致正負(fù)極接 觸短路。鋰離子電池在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的充放電循環(huán)后，電解液會(huì)不斷被消耗損失，當(dāng)電解液的 含量不足以滿(mǎn)足鋰離子的正常迀移要求時(shí)，電池的性能會(huì)急劇惡化，明顯縮短其使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種電池隔膜的制作方法，該方法能夠效限制隔膜的收 縮，提高鋰離子電池的安全性和循環(huán)壽命。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
[0005] -種電池隔膜的制作方法，包括以下步驟：
[0006] (1)在指定溶劑中添加高分子聚合物材料，經(jīng)過(guò)機(jī)械攪拌配置成聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為5 %~30 %的溶液；
[0007] (2)向配置好的聚合物溶液中加入無(wú)機(jī)材料，通過(guò)攪拌混合為分散均勻的漿料，其 中，高分子聚合物溶液和無(wú)機(jī)材料的質(zhì)量比例為2:1~25:1;
[0008] (3)將上述漿料涂覆在隔膜基材的單一表面或雙面，制作成鋰離子電池隔膜。
[0009] 上述步驟中，所述指定溶劑為丙酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、環(huán)己烷、水中的一種或兩 種以上混合物。
[0010] 進(jìn)一步的，所述高分子聚合物的材料為海藻酸鈉、環(huán)氧樹(shù)脂、聚偏氟乙烯、聚丙烯 酰胺、羥甲基纖維素、醋酸淀粉中的一種或兩種以上混合物。
[0011] 所述無(wú)機(jī)材料為多孔顆粒，其平均粒徑為0.1~5μπι，平均孔徑為1~IOOnm，其比表 面積為5_50m 2/g。
[0012] 進(jìn)一步的，該多孔顆粒的無(wú)機(jī)材料為Be0、AlN、CaTi03、MgTi03、CaZr0 3、PbZr03、 Mg2Si〇4、Si3N4、Bai-xSrxTiOXCXxSD'BaUrxTh-x)0 3(0<x<l)、（l-x)Ba(Fe〇.5Nb〇.5)0 3/ xNi(0<x<l)中的一種或兩種以上混合物。
[0013] 所述隔膜基材為聚乙烯膜、聚丙烯膜或二者復(fù)合形成的兩層以上隔膜。
[0014] 所述漿料涂覆在隔膜基材上烘干后的厚度為1~5μπι。
[0015] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明中隔膜基材上的無(wú)機(jī)材料能夠維持涂覆層的物理結(jié) 構(gòu)，起到支撐作用，可以增加隔膜的機(jī)械強(qiáng)度，且無(wú)機(jī)材料本身具有非常好的耐高溫性能， 當(dāng)電池受熱時(shí)可有效限制隔I旲的收縮，提尚電池的安全性能;此外，無(wú)機(jī)材料為多孔結(jié)構(gòu)， 均勻分布在隔膜基材表面后顆粒與顆粒之間又可形成良好的間隙結(jié)構(gòu)，使用該隔膜制造的 鋰離子電池可以吸附更多的電解液，進(jìn)而提高電池的循環(huán)性能。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 實(shí)施例1
[0017] (1)向丙酮中添加海藻酸鈉，在室溫下機(jī)械攪拌5h制備成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的海藻 酸鈉溶液。
[0018] (2)向配置好的海藻酸鈉溶液中添加 AlN材料，在60°C下攪拌分散IOh制得漿料，其 中海藻酸鈉溶液和AlN的質(zhì)量比為4:1，A1N材料的平均粒徑為0. Ιμπι，其孔徑為lnm，比表面 積為5m2/g。
[0019] (3)將上述漿料涂覆在16μπι聚丙烯隔膜基材正反兩個(gè)表面上，單面涂層烘干后厚 度為2μπι，涂覆完隔膜總厚度為20μπι。
[0020] (4)將上述方法制造的涂層隔膜與正極、負(fù)極組裝在一起并注入電解液后制作成 鋰離子電池，其中正極活性物質(zhì)優(yōu)選磷酸鐵鋰、磷酸鐵錳鋰、鎳鈷錳酸鋰等，負(fù)極活性物質(zhì) 優(yōu)選石墨類(lèi)碳材料，鋰離子電池可以采用卷繞法、疊片-卷繞組合法等方法進(jìn)行制作。
[0021] 實(shí)施例2
[0022] (1)向N-甲基-2-吡咯烷酮中添加聚偏氟乙烯，在室溫下機(jī)械攪拌8h制備成質(zhì)量分 數(shù)為5%的聚偏氟乙烯溶液。
[0023] (2)向配置好的海藻酸鈉溶液中添加 CaTiO3材料，在60 °C下攪拌分散12h制得漿 料，其中海藻酸鈉溶液和CaTiO3的質(zhì)量比為25:1 ,CaTiO3材料的平均粒徑為5μπι，其孔徑為 100nm，比表面積為50m2/g〇
[0024] (3)將上述漿料涂覆在ΙΟμπι聚丙烯隔膜基材正反兩個(gè)表面上，單面涂層烘干后厚 度為5μπι，涂覆完隔膜總厚度為20μπι。
[0025] (4)將上述方法制造的涂層隔膜與實(shí)施例1相同的正極、負(fù)極和電解液制作成鋰離 子電池。
[0026] 實(shí)施例3
[0027] (1)向環(huán)己烷中添加聚丙烯酰胺，在室溫下機(jī)械攪拌8h制備成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的 聚丙烯酰胺溶液。
[0028] (2)向配置好的聚丙烯酰胺溶液中添加 CaZrO3材料，在60 °C下攪拌分散16h制得漿 料，其中聚丙烯酰胺溶液和無(wú)機(jī)材料的質(zhì)量比為25:1，CaTiO3材料的平均粒徑為2μπι，其孔 徑為50nm，比表面積為10m2/g。
[0029] (3)將上述漿料涂覆在18μπι聚丙烯隔膜基材正反兩個(gè)表面上，單面涂層烘干后厚 度為Ιμπι，涂覆完隔膜總厚度為20μπι。
[0030] (4)將上述方法制造的涂層隔膜與實(shí)施例1相同的正極、負(fù)極和電解液制作成鋰離 子電池。
[0031] 對(duì)比例1
[0032] 以與實(shí)施例1和實(shí)施例2相同的方法制作鋰離子電池，不同的是其隔膜選用未經(jīng)涂 覆的20μπι普通聚丙烯隔膜。
[0033]性能評(píng)價(jià)
[0034] 1、將實(shí)施例1和實(shí)施例2中的涂層隔膜與對(duì)比例1中未涂覆普通隔膜剪切成相等長(zhǎng) 度與寬度，于120°C烘箱中放置0.5h，到達(dá)時(shí)間后冷卻至室溫測(cè)試隔膜熱收縮率，測(cè)試結(jié)果 見(jiàn)表一O
[0035] 2、將實(shí)施例1和實(shí)施例2中采用涂層隔膜與對(duì)比例1中采用未涂覆的普通隔膜制作 的鋰離子電池進(jìn)行循環(huán)性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表二。
[0036]表一三種隔膜熱收縮率性能
[0041 ]由表一和表二可知，本發(fā)明實(shí)施例1和實(shí)施例2的涂層隔膜與對(duì)比例1的未涂覆的 普通隔膜相比，橫向熱收縮率和縱向熱收縮率極大地降低，并且實(shí)施例1和實(shí)施例2中采用 本發(fā)明涂層隔膜的鋰離子電池的循環(huán)性能較對(duì)比例1有顯著優(yōu)勢(shì)，特別是當(dāng)電池在經(jīng)過(guò)600 次充放電循環(huán)后尤為明顯。
[0042]以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范 圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方 案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電池隔膜的制作方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 在指定溶劑中添加高分子聚合物材料，經(jīng)過(guò)機(jī)械攪拌配置成聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5% ~30%的溶液； (2) 向配置好的聚合物溶液中加入無(wú)機(jī)材料，通過(guò)攪拌混合為分散均勻的漿料，其中， 高分子聚合物溶液和無(wú)機(jī)材料的質(zhì)量比例為2:1~25:1; (3) 將上述漿料涂覆在隔膜基材的單一表面或雙面，制作成鋰離子電池隔膜。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池隔膜的制造方法，其特征在于:所述指定溶劑為丙 酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、環(huán)己烷、水中的一種或兩種以上混合物。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池隔膜的制造方法，其特征在于:所述高分子聚合物 的材料為海藻酸鈉、環(huán)氧樹(shù)脂、聚偏氟乙烯、聚丙烯酰胺、羥甲基纖維素、醋酸淀粉中的一種 或兩種以上混合物。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池隔膜的制造方法，其特征在于:所述無(wú)機(jī)材料為多 孔顆粒，其平均孔徑為1~100nm〇5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子電池隔膜的制造方法，其特征在于：所述無(wú)機(jī)材料為 BeO、AlN、CaTi〇3、MgTi〇3、CaZr〇3、PbZr〇3、Mg2Si〇4、Si3N4、Bai- xSrxTi03(0<x<l)、Ba (ZrxTii-x)03(0<x<l)、（l-x)Ba(Feo.5Nbo. 5)03/xNi(0<x<l)中的一種或兩種以上混合物。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子電池隔膜的制造方法，其特征在于:所述無(wú)機(jī)材料的比 表面積為5-50m2/g。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池隔膜的制造方法，其特征在于:所述隔膜基材為聚 乙烯膜、聚丙烯膜或二者復(fù)合形成的兩層以上隔膜。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池隔膜的制造方法，其特征在于:所述漿料涂覆在隔 膜基材上烘干后的厚度為1~5mi。
【文檔編號(hào)】H01M10/42GK106058123SQ201610384340
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月29日
【發(fā)明人】馬小路
【申請(qǐng)人】合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源有限公司