发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种隔膜穿刺后,保证电池使用安全性的锂电池隔膜。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
该锂电池隔膜,由基层和设在所述基层一侧上或设在所述基层两侧上的有机或无机中空粒子膜层构成。
所述中空粒子膜层以质量百分比计:由1﹪~10﹪的黏着剂、1﹪~10﹪的无机或有机中空粒子、70﹪~95﹪的溶剂和3﹪~10﹪的非溶剂混合构成。
所述黏着剂为聚偏氟乙烯或丙烯酸。
所述溶剂为丙酮、丁酮和甲苯中的一种或几种。
所述非溶剂为丁醇和乙醇中的一种或两种。
所述无机中空粒子为二氧化硅粒子。
所述有机中空粒子为丙烯酸粒子、聚乙烯粒子、聚苯乙烯粒子、聚丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和聚亚烯胺粒子中的一种或几种。
所述基层为聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯和聚酰亚胺中的一种或几种。
所述有机或无机中空粒子膜层由单一直径有机或无机中空粒子制成或多种直径的有机或无机中空粒子混合制成。
所述有机或无机中空粒子直径小于100um;所述有机或无机中空粒子膜层厚度为10~100um。
本发明的优点在于:该锂电池隔膜,将中空粒子膜层涂布于基材上,隔膜穿刺后,中空结构能够降低整体的热传导速率,以使得基材能有更充裕的时间进行熔化闭孔,进而起到了安全阻断的作用。该锂电池隔膜,能保证电池使用的安全性,同时其相对于多层结构隔膜和陶瓷涂布隔膜,中空粒子可以降低电池整体重量,同时电池电容量可以得到大量提升。
具体实施方式
下面对照附图,通过对最优实施例的描述,对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1和图2所示,该锂电池隔膜,由基层1和设在基层1一侧上或设在基层1两侧上的中空粒子膜层2构成。
中空粒子膜层2为有机中空粒子膜层或无机中空粒子膜层。
优选中空粒子膜层以质量百分比计:由1﹪~10﹪的黏着剂、1﹪~10﹪的无机或有机中空粒子、70﹪~95﹪的溶剂和3﹪~10﹪的非溶剂混合构成。
优选有机或无机中空粒子直径小于100um,有机或无机中空粒子直径粒子大于100um会使膜层厚度过大,使隔膜成品厚度增加,缺乏应用价值。
无机或有机中空粒子可使用不同大小粒子进行混合搭配,即有机或无机中空粒子膜层由单一直径有机或无机中空粒子制成或多种直径的有机或无机中空粒子混合制成。
黏着剂以不影响电池的电化学反应系统为原则,优选黏着剂为聚偏氟乙烯系列黏着剂或丙烯酸系列黏着剂。
溶剂为溶解黏着剂的溶剂,优选为丙酮、丁酮和甲苯中的一种或几种。
非溶剂为不能溶解黏着剂的溶剂,优选为丁醇和乙醇中的一种或两种。
优选无机中空粒子为二氧化硅粒子。
优选所述有机中空粒子为丙烯酸粒子、聚乙烯粒子、聚苯乙烯粒子、聚丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和聚亚烯胺粒子中的一种或几种。有机中空粒子熔点大于基材的熔点,并且具备耐酸、碱及化学性,不被电解液腐蚀。
基材的部分,使用微多孔膜材质,形式可以是多孔薄膜或非织布,优选基层为聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯和聚酰亚胺中的一种或几种。
有机或无机中空粒子膜层厚度可根据实际需要来选择,优选有机或无机中空粒子膜层厚度为10~100um时,电池隔膜具有良好的降低热传导效率的效果。
中空粒子膜层的制备,有以下几种优选实施方式。
实施方式一,取1﹪的聚偏氟乙烯,5﹪的平均直径为20um~30um的二氧化硅粒子,95﹪的丙酮和4﹪的丁醇混合,将其搅拌分散制成二氧化硅中空粒子混合物;选取聚乙烯多孔薄膜作为基层;将二氧化硅中空粒子混合物均匀涂覆在聚乙烯多孔薄膜的两侧上;待二氧化硅中空粒子混合物干燥后即形成40um二氧化硅中空粒子膜层。
实施方式二,取10﹪的聚偏氟乙烯,8﹪的平均直径为40um~50um的二氧化硅粒子,79﹪的丙酮和3﹪的乙醇混合,将其搅拌分散制成二氧化硅中空粒子混合物;选取聚乙烯多孔薄膜作为基层;将二氧化硅中空粒子混合物均匀涂覆在聚乙烯多孔薄膜的一侧上;待二氧化硅中空粒子混合物干燥后即形成60um二氧化硅中空粒子膜层。
实施方式三,取5﹪的聚偏氟乙烯,10﹪的平均直径为20um~30um的聚丙烯酸甲酯粒子,80﹪的丁酮和5﹪的乙醇混合,将其搅拌分散制成聚丙烯酸甲酯中空粒子混合物;选取聚丙烯多孔薄膜作为基层;将聚丙烯酸甲酯中空粒子混合物均匀涂覆在聚乙烯多孔薄膜的两侧上;待聚丙烯酸甲酯中空粒子混合物干燥后即在基层表面形成40um聚丙烯酸甲酯中空粒子膜层。
实施方式四,取2﹪的聚偏氟乙烯,1﹪的平均直径为40um~50um的聚丙烯酸甲酯粒子,87﹪的甲苯和10﹪的乙醇混合,将其搅拌分散制成聚丙烯酸甲酯中空粒子混合物;选取聚酰亚胺多孔薄膜作为基层;将聚丙烯酸甲酯混合物均匀涂覆在聚酰亚胺多孔薄膜的一侧上;待聚丙烯酸甲酯中空粒子混合物干燥后即形成60um聚酰亚胺中空粒子膜层。
实施方式五,取8﹪的聚偏氟乙烯,5﹪的平均直径为20um~30um和40um~50um的聚丙烯酸甲酯粒子,84﹪的丙酮和3﹪的乙醇混合,将其搅拌分散制成聚丙烯酸甲酯中空粒子混合物;选取聚对苯二甲酸乙二酯为基层;将聚丙烯酸甲酯混合物均匀涂覆在聚对苯二甲酸乙二酯多孔薄膜的一侧上;待聚丙烯酸甲酯中空粒子混合物干燥后即形成60um聚酰亚胺中空粒子膜层。
实施方式六,取10﹪的聚偏氟乙烯,1﹪的平均直径为20um~30um的聚乙烯粒子,79﹪的丙酮和10﹪的丁醇混合,将其搅拌分散制成聚乙烯中空粒子混合物;选取聚丙烯为基层;将聚乙烯中空粒子混合物均匀涂覆在聚丙烯多孔薄膜的两侧上;待聚乙烯中空粒子混合物干燥后即形成40um聚乙烯中空粒子膜层。
实施方式七,取6﹪的聚偏氟乙烯,6﹪的平均直径为40um~50um的聚乙烯粒子,80﹪的丙酮和8﹪的丁醇混合,将其搅拌分散制成聚乙烯中空粒子混合物;选取聚丙烯为基层;将聚乙烯中空粒子混合物均匀涂覆在聚丙烯多孔薄膜的一侧上;待聚乙烯中空粒子混合物干燥后即形成60um聚乙烯中空粒子膜层。
实施方式八,取1﹪的聚偏氟乙烯,1﹪的平均直径为20um~30um的聚苯乙烯粒子,95﹪的丁酮和3﹪的丁醇混合,将其搅拌分散制成聚苯乙烯中空粒子混合物;选取聚酰亚胺为基层;将聚苯乙烯中空粒子混合物均匀涂覆在聚酰亚胺多孔薄膜的两侧上;待聚苯乙烯中空粒子混合物干燥后即形成40um聚苯乙烯中空粒子膜层。
实施方式九,取3﹪的聚偏氟乙烯,6﹪的平均直径为40um~50um的聚苯乙烯粒子,86﹪的丁酮和5﹪的丁醇混合,将其搅拌分散制成聚苯乙烯中空粒子混合物;选取聚酰亚胺为基层;将聚苯乙烯中空粒子混合物均匀涂覆在聚酰亚胺多孔薄膜的一侧上;待聚苯乙烯中空粒子混合物干燥后即形成60um聚苯乙烯中空粒子膜层。
实施方式十,取10﹪的丙烯酸,10﹪的平均直径为40um~50um的聚苯乙烯粒子,70﹪的丁酮和10﹪的丁醇混合,将其搅拌分散制成聚苯乙烯中空粒子混合物;选取聚酰亚胺为基层;将聚苯乙烯中空粒子混合物均匀涂覆在聚酰亚胺多孔薄膜的一侧上;待聚苯乙烯中空粒子混合物干燥后即形成60um聚苯乙烯中空粒子膜层。
以上实施方式1至10得到的中空粒子膜层的安全性试验结果如下表。
以上试验结果显示,使用该中空粒子膜层制成的隔膜,安全性大大提高;在隔膜发生穿刺时,中空结构能够降低整体的热传导速率,以使得基材能有更充裕的时间进行熔化闭孔,进而起到了安全阻断的作用。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进,均在本发明的保护范围之内。