CN102407623A - 一种锂离子电池用复合隔膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池用复合隔膜的制备方法，其中复合隔膜由无机氧化物涂层和有机隔膜基体组成；其特征在于制备方法为磁控溅射法，包括如下步骤：将有机隔膜基体材料裁成矩形放入磁控溅射腔体内，将无机氧化物靶材放入磁控溅射腔体内，调整磁控溅射设备的气压参数为0.1~1.0Pa、溅射功率参数为30~50W、溅射时间参数为1~30min，运行设备，在有机隔膜两侧溅射无机氧化物，制得复合锂离子电池隔膜。其工艺简单，隔膜具有很强的机械性能和很高的孔隙率；另外，该方法制备的锂离子电池隔膜不但具有遮断保护功能，而且当温度进一步升高时并不会发生熔融状况，具有很高的安全性能。

Description

一种锂离子电池用复合隔膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池用复合隔膜的制备方法，特别是涉及一种由无机氧化物涂层与有机隔膜基体组成的复合隔膜的制备方法。
背景技术
品质与价格是决定一种技术应用范围的主要因素。目前，锂离子电池的价格受原材料成本的制约依然居高不下，而且安全性能也亟待提升。隔膜是锂离子电池中非常重要的组成部分，对锂电池的成本以及安全性能等有着非常巨大的影响，因此，不断研究新型的隔膜材料对提高锂离子电池的综合性能具有十分重要的意义。
隔膜应该是一种良好的电子绝缘体和离子的导体，在保证正负极不发生短路的情况下，同时能让锂离子容易通过。目前，商用锂离子电池隔膜主要有聚乙烯单层膜、聚丙烯单层膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层膜。这些隔膜使得电池具有很好的自我保护功能，当突然发生外部短路或者温度升高时，隔膜将发生热熔化而导致孔结构关闭，从而切断电流，使电池停止工作。然而，当电池进一步升温时，隔膜也会发生熔融，使得电池发生大面积内部短路，引起电池着火、爆炸等严重安全问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子电池用复合隔膜的制备方法，其工艺简单，隔膜具有很强的机械性能和很高的孔隙率；另外，该方法制备的锂离子电池隔膜不但具有遮断保护功能，而且当温度进一步升高时并不会发生熔融状况，具有很高的安全性能。
本发明的技术方案是这样实现的：一种锂离子电池用复合隔膜的制备方法，其中复合隔膜由无机氧化物涂层和有机隔膜基体组成；其特征在于制备方法为磁控溅射法，包括如下步骤：
1.将有机隔膜基体材料裁成矩形放入磁控溅射腔体内；
2.将无机氧化物靶材放入磁控溅射腔体内；
3.调整磁控溅射设备的气压参数为0.1~1.0Pa、溅射功率参数为30~50W、溅射时间参数为1~30min；
4.运行设备，在有机隔膜两侧溅射无机氧化物，制得复合锂离子电池隔膜；
其中，步骤1所述有机隔膜基体包括聚丙烯单层膜、聚乙烯单层膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层膜、无纺布；
步骤2中所述无机氧化物靶材为SiO2、Al2O3、ZnO、ZrO2中的一种或几种的混合物；
步骤3中的气压参数最佳参数为0.3Pa；溅射功率最佳功率为40W；溅射时间最佳溅射时间为5min。
本发明的积极效果是提供一种锂离子电池用复合隔膜的简便制作方法，该方法制作的锂离子电池隔膜不但具有遮断保护功能，而且当温度进一步升高时并不会发生熔融状况，具有很高的安全性能。另外，通过该方法制备的复合隔膜还具有很强的机械性能和很高的孔隙率，大大地提高了锂离子电池的综合性能。而且，采用本发明提供的锂离子电池隔膜的制作方法，生产工艺简单。
附图说明
图1为复合隔膜结构示意图，其中“1”是有机隔膜基体层，“2”是无机氧化物涂层。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，但不等同于限制本发明，对于本领域的技术人员依照本发明进行的更改，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1：
将尺寸为20mm×30mm的矩形聚丙烯隔膜1和直径为40mm的Al2O3靶材分别放入现有磁控溅射设备室的相应位置内，再将磁控溅射设备的气压调节到0.3Pa，把溅射功率调节到35W，开始溅射。当溅射时间为6min后，停止设备，得到单面具有Al2O3涂层2的隔膜。将该隔膜位置翻转后重复上述操作，即得到双面具有Al2O3涂层的复合锂离子电池隔膜。
实施例2：
将尺寸为20mm×30mm的矩形聚乙烯隔膜1和直径为40mm的SiO2靶材分别放入现有磁控溅射设备室的相应位置内，再将磁控溅射设备的气压调节到0.4Pa，把溅射功率调节到40W，开始溅射。当溅射时间为8min后，停止设备，得到单面具有SiO2涂层2的隔膜。将该隔膜位置翻转后重复上述操作，即得到双面具有SiO2涂层的复合锂离子电池隔膜。
实施例3：
将尺寸为22mm×25mm的矩形无纺布1和直径为40mm的ZrO2靶材分别放入现有磁控溅射设备室的相应位置内，再将磁控溅射设备的气压调节到0.25Pa，把溅射功率调节到44W，开始溅射。当溅射时间为10min后，停止设备，得到单面具有ZrO2涂层2的隔膜。将该隔膜位置翻转后重复上述操作，即得到双面具有ZrO2涂层的复合锂离子电池隔膜。
实施例4：
将尺寸为20mm×35mm的矩形聚丙烯单层膜1和直径为30mm的ZnO靶材分别放入磁控溅射设备室的相应位置内，再将磁控溅射设备的气压调节到0.15Pa，把溅射功率调节到30W，开始溅射。当溅射时间为20min后，停止设备，得到单面具有ZnO涂层2的隔膜。将该隔膜位置翻转后重复上述操作，即得到双面具有ZnO涂层的复合锂离子电池隔膜。
实施例5：
将尺寸为20mm×25mm的矩形聚乙烯单层膜1和直径为35mm的ZrO2和ZnO（摩尔比1:1）混合靶材分别放入磁控溅射设备室的相应位置内，再将磁控溅射设备的气压调节到0.6Pa，把溅射功率调节到30W，开始溅射。当溅射时间为3min后，停止设备，得到单面具有Al2O3 和ZnO涂层2的隔膜。将该隔膜位置翻转后重复上述操作，即得到双面具有Al2O3 和ZnO涂层的复合锂离子电池隔膜。
实施例6：
将尺寸为22mm×40mm的矩形无纺布1和直径为30mm的Al2O3 和ZnO（摩尔比1:1）混合靶材分别放入磁控溅射设备室的相应位置内，再将磁控溅射设备的气压调节到0.5Pa，把溅射功率调节到45W，开始溅射。当溅射时间为8min后，停止设备，得到单面具有Al2O3 和ZnO涂层2的隔膜。将该隔膜位置翻转后重复上述操作，即得到双面具有Al2O3 和ZnO涂层的复合锂离子电池隔膜。
实施例7：
将尺寸为22mm×30mm的矩形无纺布1和直径为40mm的SiO2和ZnO（摩尔比1:1）混合靶材分别放入磁控溅射设备室的相应位置内，再将磁控溅射设备的气压调节到0.3Pa，把溅射功率调节到30W，开始溅射。当溅射时间为20min后，停止设备，得到单面具有SiO2和ZnO涂层2的隔膜。将该隔膜位置翻转后重复上述操作，即得到双面具有SiO2和ZnO涂层的复合锂离子电池隔膜。

Claims (4)

1.一种锂离子电池用复合隔膜的制备方法，其中复合隔膜由无机氧化物涂层和有机隔膜基体组成；其特征在于制备方法为磁控溅射法，包括如下步骤：
1）将有机隔膜基体材料裁成矩形放入磁控溅射腔体内；
2）将无机氧化物靶材放入磁控溅射腔体内；
3）调整磁控溅射设备的气压参数为0.1~1.0Pa、溅射功率参数为30~50W、溅射时间参数为1~30min；
4）运行设备，在有机隔膜两侧溅射无机氧化物，制得复合锂离子电池隔膜。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用复合隔膜的制备方法，其特征在于所述有机隔膜基体包括聚丙烯单层膜、聚乙烯单层膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层膜、无纺布。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用复合隔膜的制备方法，其特征在于所述无机氧化物靶材为SiO2、Al2O3、ZnO、ZrO2中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用复合隔膜的制备方法，其特征在于气压参数最佳参数为0.3Pa；溅射功率最佳功率为40W；溅射时间最佳溅射时间为5min。
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