CN102420300A - 一种锂离子电池隔膜的制备方法 - Google Patents

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王风河
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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池隔膜的制备方法，所述隔膜为设置在负极片或正极片表面上的绝缘涂层，其制备步骤如下：（1）将3~7重量份的聚偏氟乙烯溶于40~60重量份的有机溶剂中，加入1~3重量份的无机物粉末，混匀，得浆料；（2）将所述浆料喷涂在负极片或正极片的表面，在相对湿度为85%~98%的箱体内放置2~5min；（3）将所述负极片或正极片从所述箱体内取出，在80~150℃烘烤至负极片或正极片干燥。本发明隔膜的制备工艺简单、易于实现，便于工业化生产；且本发明制备的隔膜由于掺杂了无机物颗粒作为骨架，提高了隔膜的抗挤压能力，并且能够防止隔膜在高温下收缩，提高了锂离子电池的安全性。

Description

一种锂离子电池隔膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种电池隔膜，尤其是一种锂离子电池隔膜的制备方法。
背景技术
电池（包括铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂电池）的内部结构主要包括正极、负极、隔膜、电解液四部分。
    隔膜为绝缘材料，其作用是防止阴极与阳极短路。同时隔膜又需要有微孔，这样电解液中的离子可由微孔自由通过。目前隔膜多为橡胶、塑料等材料制成，其材质和结构决定了隔膜具有导热性差、高温易收缩、不耐挤压等固有缺点。
以锂离子电池为例，现有技术中液体锂离子电池隔膜多为聚丙烯或聚乙烯材料制成，多孔且比较薄。在锂离子电池的生产过程或使用过程中，经常会因为隔膜被刺穿而造成电池内部短路；另外温度高时隔膜材料还会收缩，隔膜收缩同样可造成电池内部短路，导致电池失效，还可能会造成爆炸，带来很大的安全问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种新的锂电池隔膜制造方法，该方法以聚偏氟乙烯（PVDF）添加少量无机粉末做成膜材料，采用上述膜材料的锂离子电池的隔膜更加稳定，导热性和绝缘性更加优异，且抗挤压能力得到了增强，高温收缩明显减少，安全性能得到明显提升。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种锂离子电池隔膜的制备方法，所述隔膜为设置在负极片或正极片表面上的绝缘涂层，其制备步骤如下：
（1）将3~7重量份的聚偏氟乙烯溶于40~60重量份的有机溶剂中，加入1~3重量份的无机物粉末，混匀，得浆料；
（2）将所述浆料喷涂在负极片或正极片的表面，在相对湿度为85%~95%的箱体内放置2~5min；
（3）将所述负极片或正极片从所述箱体内取出，在80~150℃烘烤至负极片或正极片干燥。
所述有机溶剂能溶解所述聚偏氟乙烯，优选N-甲基吡咯烷酮 、二甲基乙酰胺或二甲基甲酰胺。
所述无机物粉末为绝缘无机物粉末，优选氮化铝或氧化铝、氧化钛。
步骤（2）中浆料的喷涂厚度为15~25μm。
步骤（3）所述干燥的条件为水分小于200ppm。
本发明的锂离子电池隔膜采用PVDF掺杂少量无机物粉末的技术方案，其掺杂的无机物颗粒在隔膜中像一根根柱子构成的骨架，主要用来提高隔膜的抗挤压能力和防止隔膜在高温下的收缩；另外掺杂绝缘无机物粉末后能提高膜的绝缘性能，使电池自放电减小。喷涂浆料后的正极片或负极片经过步骤（2）中在相对湿度为85~95%的箱体后，有水分子进入正极片或负极片的绝缘涂层中，再经烘烤干燥，水分子和有机溶剂被蒸出，留下空穴，供锂离子通过。
采用上述技术方案产生的有益效果在于：
（1）本发明隔膜的制备工艺简单、易于实现，便于工业化生产；
（2）本发明制备的隔膜由于掺杂了无机物颗粒作为骨架，提高了隔膜的抗挤压能力，并且能够防止隔膜在高温下收缩，提高了锂离子电池的安全性；而且本发明的隔膜孔径、孔率均匀且可控；
（3）采用本发明的隔膜制备的锂离子电池安全性能明显好于目前锂离子电池，延长了锂离子电池的使用寿命。
具体实施方式
实施例1
一、首先在负极片上制备隔膜
（1）将约5克聚偏氟乙烯（PVDF）溶于50克N-甲基吡咯烷酮（NMP）中，加入1g纳米氮化铝，球磨3小时，混匀，得浆料；
（2）将球磨好的浆料喷涂于负极片表面，喷涂厚度约20微米，然后将喷涂后的负极片通过一相对湿度在85%~95%的箱体约3min；
（3）将负极片取出箱体后，立即在90~95℃进行烘烤，至涂层中水分小于200ppm时，在负极片表面形成隔膜。
二、将覆有隔膜的负极片与正极片一起，按照现有的常规技术制备软包锂离子电池。
将所述锂离子电池进行如下测试：
1、高温冲击：电池放入烘箱，从常温开始5℃/分钟升温至150℃，并保温20分钟，电池不着火。
2、用电阻<0.1欧姆的铜线直接对电池进行短路，直至电流接近零时结束，电池不起火。
3、将电池充足电（4.2伏恒压充电至电流小于20毫安），用钉子直接刺穿电池，电池不起火。
实施例2
一、首先在正极片上制备隔膜
（1）将约3克聚偏氟乙烯（PVDF）溶于40克二甲基乙酰胺中，加入2g纳米氧化钛，40℃磁力搅拌4小时，混匀，得浆料；
（2）将制备好的浆料60℃下喷涂于正极片表面，喷涂厚度约15微米，然后将喷涂后的负极片通过一相对湿度在85%~95%的箱体约3min；
（3）将负极片取出箱体后，立即在90~95℃进行烘烤，烘烤后要求涂层中水分小于200ppm。
二、将覆有隔膜的负极片与正极片一起，按照现有的常规技术制备软包锂离子电池。
将上述锂离子电池进行如下测试：
1、高温冲击：电池放入烘箱，从常温开始5℃/分钟升温至150℃，并保温20分钟，电池不着火。
2、用电阻<0.1欧姆的铜线直接对电池进行短路，直至电流接近零时结束，电池不起火。
3、将电池充足电（4.2伏恒压充电至电流小于20毫安），用钉子直接刺穿电池，电池不起火。
实施例3
一、首先在负极片上制备隔膜
（1）将约5克聚偏氟乙烯（PVDF）溶于70克二甲基甲酰胺中，加入3g纳米氧化铝，45℃磁力搅拌4小时，混匀，得浆料；
（2）将制备好的浆料40~60℃下喷涂于负极片表面，喷涂厚度约25微米，然后将喷涂后的负极片通过一相对湿度在85%~95%的箱体约3min；
（3）将负极片取出箱体后，立即在130~140℃进行烘烤，烘烤后要求涂层中水分小于200ppm。
二、将覆有隔膜的负极片与正极片一起，按照现有的常规技术制备软包锂离子电池。
将上述锂离子电池进行如下测试：
1、高温冲击：电池放入烘箱，从常温开始5℃/分钟升温至150℃，并保温20分钟，电池不着火。
2、用电阻<0.1欧姆的铜线直接对电池进行短路，直至电流接近零时结束，电池不起火。
3、将电池充足电（4.2伏恒压充电至电流小于20毫安），用钉子直接刺穿电池，电池不起火。

Claims (5)

1.一种锂离子电池隔膜的制备方法，所述隔膜为设置在负极片或正极片表面上的绝缘涂层，其特征在于其制备步骤如下：
（1）将3~7重量份的聚偏氟乙烯溶于40~60重量份有机溶剂中，加入1~3重量份的无机物粉末，混匀，得浆料；
（2）将所述浆料喷涂在负极片或正极片的表面，在相对湿度为80%~98%的箱体内放置1~3min；
（3）将所述负极片或正极片从所述箱体内取出，在80~150℃烘烤至负极片或正极片干燥。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述的有机溶剂能溶解所述聚偏氟乙烯，N-甲基吡咯烷酮 、二甲基乙酰胺或二甲基甲酰胺。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于所述无机物粉末为氮化铝或氧化铝、氧化钛。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于步骤（2）中浆料的喷涂厚度为15~25μm。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于步骤（3）所述干燥的条件为水分小于200ppm。
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