CN107293684A - 一种高安全锂电池相变隔膜的配方及制造方法 - Google Patents

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杜洪彦
朱江江
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Abstract

本发明公开了一种高安全锂电池相变隔膜的配方及制造方法，包括隔膜基体以及涂覆于所述隔膜基体表面的相变隔膜浆料，所述相变隔膜浆料包括相变材料微粉末、陶瓷微粉末和粘结剂，其环保、简单，可提高锂电池的安全性。

Description

一种高安全锂电池相变隔膜的配方及制造方法
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种高安全锂电池相变隔膜的配方及制造方法。
背景技术
在科技飞速发展的今天，各种移动的电子设备在人类生活中大量应用，锂电池也随之迅速发展成为二次电池领域中重要的一个产业。锂电池在比容量、无记忆效应、长寿命、环保等综合性能远远超过其他二次电池，锂电池被称为“终极电池”，在各个领域里应用无处不在，尤其在新能源汽车领域更独占鳌头；既然如此，锂电池的安全性问题依然很突出，让使用者又爱又恨，世界各国专家学者为解决这难题尝试很多新方法，效果依然不明显。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种高安全锂电池相变隔膜的配方，其环保、简单，可提高锂电池的安全性；
本发明的第二个目的在于提供一种高安全锂电池相变隔膜的制造方法，其可有效解决锂电池安全性问题。
上述第一个目的是通过如下技术方案来实现的：
一种高安全锂电池相变隔膜的配方，包括隔膜基体以及涂覆于所述隔膜基体表面的相变隔膜浆料，所述相变隔膜浆料包括相变材料微粉末、陶瓷微粉末和粘结剂。
在一些实施方式中，所述相变材料微粉末采用碳基相变材料，或者碳硅复合材料，或者无机高分子材料，或者结晶水合盐、熔融盐，或者改性石蜡、醋酸。
在一些实施方式中，所述陶瓷微粉末采用高纯度三氧化二铝。
在一些实施方式中，所述粘结剂是采用苯乙烯一丁二烯橡胶、聚二偏氟乙烯和聚乙烯酸加有机溶剂制成的。
在一些实施方式中，所述相变隔膜浆料还包括有0.5％～2％的羚甲基纤维素钠。
在一些实施方式中，所述相变隔膜浆料还包括有5％～30％的陶瓷粉体。
本发明的一种高安全锂电池相变隔膜的配方，其环保、简单，可提高锂电池的安全性。
上述第二个目的是通过如下技术方案来实现的：
一种高安全锂电池相变隔膜的制造方法，包括：
采用相变材料微粉末、陶瓷微粉末和粘结剂通过均匀搅拌制成相变隔膜浆料；
于隔膜基体的表面涂覆所述相变隔膜浆料以形成具有一定厚度的相变涂层。
在一些实施方式中，所述相变隔膜浆料的固含量为25％～50％，所述相变隔膜浆料的涂覆量为1～15克/平方米。
在一些实施方式中，采用萃取的方法对相变隔膜进行二次造孔。
在一些实施方式中，所述隔膜基体采用由聚乙烯、聚丙烯或者两者组合制成的微孔薄膜，其孔隙率为30％～60％，透气值为50～700Sec/100ml，厚度为5～100μm。
本发明的一种高安全锂电池相变隔膜的制造方法，其可有效解决锂电池安全性问题。
附图说明
图1是实施例中相变隔膜的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一：本实施例是一种高安全锂电池相变隔膜的配方，包括隔膜基体以及涂覆于所述隔膜基体表面的相变隔膜浆料，所述相变隔膜浆料包括相变材料微粉末、陶瓷微粉末和粘结剂。
本实施例的相变电池隔膜用现有普通隔膜作为基体，于表面上涂敷相变隔膜浆料涂，最终形成一定厚度的相变涂层；此相变隔膜可按电池设计能量来设计相变隔膜浆料的涂覆厚度，整个生产过程既环保又简单。
电池的起火爆炸都是电池内部能量转换成热量的一种表现形式，首先由内部温度上升，使电解液分解出氧和氢，电池温度继续上升，点燃氢气引起爆炸；由本实施例配方制成的相变隔膜是一款储能材料，具有很高的潜热，当电池温度上升时，相变材料发生相变，由固态变成液态，同时吸收大量的热量，阻止电池温度上升，也就阻止电池起火爆炸的可能。
优选地，所述相变材料微粉末采用碳基相变材料，或者碳硅复合材料，或者改性ABS，PC，PI等无机高分子材料，或者结晶水合盐、熔融盐，或者改性石蜡、醋酸。
优选地，所述陶瓷微粉末采用高纯度三氧化二铝。
优选地，所述粘结剂是采用苯乙烯一丁二烯橡胶、聚二偏氟乙烯和聚乙烯酸等加有机溶剂制成的。
进一步地，还包括有0.5％～2％的羚甲基纤维素钠，以此可防止相变隔膜浆料沉淀。
优选地，还包括有5％～30％的陶瓷粉体，以此可增加导热性能，使相变材料更全面的吸收电池的热量。
综上，本实施例的一种高安全锂电池相变隔膜的配方，其环保、简单，可提高锂电池的安全性。
实施例二：本实施例是一种高安全锂电池相变隔膜的制造方法，包括：
采用相变材料微粉末、陶瓷微粉末和粘结剂通过均匀搅拌制成相变隔膜浆料；
于隔膜基体的表面涂覆所述相变隔膜浆料以形成具有一定厚度的相变涂层。
本实施例的相变电池隔膜用现有普通隔膜作为基体，于表面上涂敷相变隔膜浆料涂，最终形成一定厚度的相变涂层；此相变隔膜可按电池设计能量来设计相变隔膜浆料的涂覆厚度，整个生产过程既环保又简单，其可有效解决锂电池安全性问题。
优选地，所述相变隔膜浆料的固含量为25％～50％，所述相变隔膜浆料的涂覆量为1～15克/平方米。由电池设计容量来制定相变隔膜浆料的涂覆量，电池容量越低，相变隔膜浆料的涂覆量就越低；一般在浆料里面加入5％～10％的陶瓷粉体，可增加导热性能，使相变隔膜浆料更全面的吸收电池的热量；加入浆料里面的相变材料可以达到1g吸收300j的热量；按照电池的设计容量，可以计算出确保电池安全的相变隔膜浆料涂覆量。
优选地，采用萃取的方法进行二次造孔。采用普通隔膜基体，涂敷相变隔膜浆料，同时采用萃取的方法进行二次造孔，当隔膜基体涂覆了相变隔膜浆料后，隔膜基体的孔会被覆盖，成为闭孔，这时通过烘烤，加速溶剂挥发，溶剂所挥发出来的地方就形成了孔，这就是二次造孔，二次造孔是为了不阻碍正、负极离子交流，一次成型，最终在隔膜基体表面形成若干厚度的涂层隔膜，具体如图1所示，其中101为相变隔膜浆料，102为隔膜基体。
进一步地，所述隔膜基体采用由聚乙烯、聚丙烯或者两者组合制成的微孔薄膜，其孔隙率为30％～60％，透气值为50～700Sec/100ml，厚度为5～100μm。孔隙率小于30％的隔膜会造成电池高内阻，孔隙率大于60％的隔膜会造成电池内部微短路；正常情况下透气值与孔隙率成反比关系，孔隙率高，透气值就低；孔隙率低，透气值就高。
相变隔膜浆料涂敷方法包括但不限于浸涂法、喷涂法、印刷法、涂布法。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高安全锂电池相变隔膜的配方，其特征在于，包括隔膜基体以及涂覆于所述隔膜基体表面的相变隔膜浆料，所述相变隔膜浆料包括相变材料微粉末、陶瓷微粉末和粘结剂。
2.根据权利要求1所述的一种高安全锂电池相变隔膜的配方，其特征在于，所述相变材料微粉末采用碳基相变材料，或者碳硅复合材料，或者无机高分子材料，或者结晶水合盐、熔融盐，或者改性石蜡、醋酸。
3.根据权利要求1所述的一种高安全锂电池相变隔膜的配方，其特征在于，所述陶瓷微粉末采用高纯度三氧化二铝。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种高安全锂电池相变隔膜的配方，其特征在于，所述粘结剂是采用苯乙烯一丁二烯橡胶、聚二偏氟乙烯和聚乙烯酸加有机溶剂制成的。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种高安全锂电池相变隔膜的配方，其特征在于，所述相变隔膜浆料还包括有0.5％～2％的羚甲基纤维素钠。
6.根据权利要求1、2或3所述的一种高安全锂电池相变隔膜的配方，其特征在于，所述相变隔膜浆料还包括有5％～30％的陶瓷粉体。
7.一种高安全锂电池相变隔膜的制造方法，其特征在于，包括：
采用相变材料微粉末、陶瓷微粉末和粘结剂通过均匀搅拌制成相变隔膜浆料；
于隔膜基体的表面涂覆所述相变隔膜浆料以形成具有一定厚度的相变涂层。
8.根据权利要求7所述的一种高安全锂电池相变隔膜的制造方法，其特征在于，所述相变隔膜浆料的固含量为25％～50％，所述相变隔膜浆料的涂覆量为1～15克/平方米。
9.根据权利要求7所述的一种高安全锂电池相变隔膜的制造方法，其特征在于，还包括采用萃取的方法对相变隔膜进行二次造孔。
10.根据权利要求7所述的一种高安全锂电池相变隔膜的制造方法，其特征在于，所述隔膜基体采用由聚乙烯、聚丙烯或者两者组合制成的微孔薄膜，其孔隙率为30％～60％，透气值为50～700Sec/100ml，厚度为5～100μm。
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