CN107611317A - 一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法、锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种锂离子电池复合隔膜，包括第一隔膜、第二隔膜、散热层、两个耐腐蚀层及两个亲电解液层；所述散热层设置于所述第一隔膜及第二隔膜之间，两个耐腐蚀层分别覆盖于所述第一隔膜的远离所述散热层的一侧及所述第二隔膜的远离所述散热层的一侧，两个亲电解液层分别覆盖于两个耐腐蚀层上。本发明还提供一种锂离子电池复合隔膜的制备方法。本发明还提供一种锂离子电池。
Description
【技术领域】
本发明涉及电池材料技术领域，尤其涉及一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法、锂离子电池。
【背景技术】
锂离子电池以其高能量密度、高工作电压、长循环寿命、低自放电率、无记忆效应、可快速充放电及环境友好等优点得到广泛的应用。锂离子电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一，隔膜的性能直接影响锂离子电池的容量、循环及安全性能。现有的锂离子电池隔膜对电解液的浸润效果差，裸电芯在注液后需要静置很长时间，浸润效率低，影响锂离子电池的高倍率性能；并且，现有的隔膜安全性能低，多次循环充放电后，隔膜易被腐蚀，快充时，隔膜温度升高，容易短路，易造成安全事故。
鉴于此，实有必要提供一种新型的锂离子电池复合隔膜及其制备方法、锂离子电池以克服以上缺陷。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种提高电解液的浸润性、提高浸润效率、提高隔膜散热且耐腐蚀的锂离子电池复合隔膜及其制备方法、锂离子电池。
为了实现上述目的，本发明提供一种锂离子电池复合隔膜，包括第一隔膜、第二隔膜、散热层、两个耐腐蚀层及两个亲电解液层；所述散热层设置于所述第一隔膜及第二隔膜之间，两个耐腐蚀层分别覆盖于所述第一隔膜的远离所述散热层的一侧及所述第二隔膜的远离所述散热层的一侧，两个亲电解液层分别覆盖于两个耐腐蚀层上。
在一个优选实施方式中，所述第一隔膜及第二隔膜设置有贯穿的微孔。
在一个优选实施方式中，所述第一隔膜及第二隔膜为聚乙烯高分子隔膜。
在一个优选实施方式中，所述散热层为聚全氟乙丙烯膜。
在一个优选实施方式中，两个耐腐蚀层为陶瓷材料，所述陶瓷材料包括陶瓷颗粒及偏铝酸锂，所述陶瓷颗粒为三氧化二铝。
在一个优选实施方式中，两个亲电解液层为具有功能化端基的聚烯烃中的一种，所述功能化端基为磺酸基或其盐、羟酸基或其盐、磷酸基、烷氧基、酰胺基、醛基、氨基或其盐、醚基中的一种。
本发明还提供一种锂离子电池复合隔膜的制备方法，包括如下步骤：S1：取第一隔膜聚乙烯高分子隔膜、第二隔膜聚乙烯高分子隔膜及散热层聚全氟乙丙烯膜，通过热压将散热层聚全氟已丙烯膜压合于第一隔膜聚乙烯高分子隔膜及第二隔膜聚乙烯高分子隔膜之间，制得初级复合隔膜；S2：耐腐蚀层浆料的制备及涂布：取耐腐蚀层陶瓷材料及粘结剂均匀混合于溶剂中，制得耐腐蚀层浆料，将耐腐蚀层浆料涂布于S1制得的初级复合隔膜的两侧，烘干，制得耐腐蚀层包覆的复合隔膜；S3：亲电解液层浆料的制备及涂布：将亲电解液层具有功能化端基的聚烯烃及粘结剂均匀混合于溶剂中，制得亲电解液层浆料，将亲电解液层浆料涂布于S2制得的耐腐蚀层包覆的复合隔膜的两侧，烘干，制得最终的锂离子电池复合隔膜。
在一个优选实施方式中，所述S2及S3中的粘结剂为聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚乙烯醇、丁苯橡胶、氟化橡胶中的一种或多种。
在一个优选实施方式中，所述S2及S3中的溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、丙酮、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
本发明还提供一种锂离子电池，包括正极片、负极片及如权利要求1～6任意一项所述的锂离子电池复合隔膜。
相比于现有技术，本发明提供的锂离子电池复合隔膜，第一隔膜及第二隔膜之间设置有散热层，保证第一隔膜及第二隔膜的工作安全性能；所述耐腐蚀层进一步防止了第一隔膜及第二隔膜被腐蚀，防止了锂离子电池内部短路；两个亲电解液层提高了锂离子电池复合隔膜对电解液的浸润性，提升了锂离子电池复合隔膜的综合性能。本发明提供的锂离子电池复合隔膜的制备方法，制备的锂离子电池复合隔膜具有较好的电解液浸润性能，耐腐蚀，工作安全性能高。本发明提供的锂离子电池，具有较好的倍率及循环性能。
【附图说明】
图1为本发明提供的锂离子电池复合隔膜的结构示意图；
图2为本发明提供的锂离子电池复合隔膜的制备方法的流程图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
请参阅图1，本发明提供一种锂离子电池复合隔膜100，包括第一隔膜10、第二隔膜20、散热层30、两个耐腐蚀层40及两个亲电解液层50；所述散热层30设置于所述第一隔膜10及第二隔膜20之间，两个耐腐蚀层40分别覆盖于所述第一隔膜10的远离所述散热层30的一侧及所述第二隔膜20的远离所述散热层30的一侧，两个亲电解液层50分别覆盖于两个耐腐蚀层40上。
所述第一隔膜10及第二隔膜20设置有贯穿的微孔120。所述第一隔膜10及第二隔膜20为聚乙烯高分子隔膜。具体的，所述第一隔膜10及第二隔膜20的厚度为2～25μm，所述微孔120的孔径为0.02～0.6μm。
所述散热层30为聚全氟乙丙烯膜，所述聚全氟乙丙烯膜的厚度为3～30μm，所述聚全氟乙丙烯膜能够传导第一隔膜10及第二隔膜20的热量，保证第一隔膜10及第二隔膜20的工作安全性能。
两个耐腐蚀层40为陶瓷材料，所述陶瓷材料包括陶瓷颗粒及偏铝酸锂，所述陶瓷颗粒为三氧化二铝。具体的，所述耐腐蚀层40的厚度为1～5μm，所述耐腐蚀层40防止了第一隔膜10及第二隔膜20被腐蚀。
两个亲电解液层50为具有功能化端基的聚烯烃中的一种，所述功能化端基为磺酸基或其盐、羟酸基或其盐、磷酸基、烷氧基、酰胺基、醛基、氨基或其盐、醚基中的一种，所述功能化端基为亲水基团，提高了锂离子电池复合隔膜100对电解液的浸润性。
本发明提供的锂离子电池复合隔膜100，第一隔膜10及第二隔膜20之间设置有散热层30，保证第一隔膜10及第二隔膜20的工作安全性能；所述耐腐蚀层40进一步防止了第一隔膜10及第二隔膜20被腐蚀，防止了锂离子电池内部短路；两个亲电解液层50提高了锂离子电池复合隔膜100对电解液的浸润性，提升了锂离子电池复合隔膜100的综合性能。
请参阅图2，本发明还提供一种锂离子电池复合隔膜的制备方法200，包括如下步骤：
S1：取第一隔膜聚乙烯高分子隔膜、第二隔膜聚乙烯高分子隔膜及散热层聚全氟乙丙烯膜，通过热压将散热层聚全氟已丙烯膜压合于第一隔膜聚乙烯高分子隔膜及第二隔膜聚乙烯高分子隔膜之间，制得初级复合隔膜；
S2：耐腐蚀层浆料的制备及涂布：取耐腐蚀层陶瓷材料及粘结剂均匀混合于溶剂中，制得耐腐蚀层浆料，将耐腐蚀层浆料涂布于S1制得的初级复合隔膜的两侧，烘干，制得耐腐蚀层包覆的复合隔膜；
S3：亲电解液层浆料的制备及涂布：将亲电解液层具有功能化端基的聚烯烃及粘结剂均匀混合于溶剂中，制得亲电解液层浆料，将亲电解液层浆料涂布于S2制得的耐腐蚀层包覆的复合隔膜的两侧，烘干，制得最终的锂离子电池复合隔膜。
具体的，所述S2及S3中的粘结剂为聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚乙烯醇、丁苯橡胶、氟化橡胶中的一种或多种。所述S2及S3中的溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、丙酮、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
本发明提供的锂离子电池复合隔膜的制备方法200，制备的锂离子电池复合隔膜具有较好的电解液浸润性能，耐腐蚀，工作安全性能高。
本发明还提供一种锂离子电池，包括正极片、负极片及以上所述的锂离子电池复合隔膜100，本发明提供的锂离子电池，具有较好的倍率及循环性能。
本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。
Claims (10)
1.一种锂离子电池复合隔膜，其特征在于：包括第一隔膜、第二隔膜、散热层、两个耐腐蚀层及两个亲电解液层；所述散热层设置于所述第一隔膜及第二隔膜之间，两个耐腐蚀层分别覆盖于所述第一隔膜的远离所述散热层的一侧及所述第二隔膜的远离所述散热层的一侧，两个亲电解液层分别覆盖于两个耐腐蚀层上。
2.如权利要求1所述的锂离子电池复合隔膜，其特征在于：所述第一隔膜及第二隔膜设置有贯穿的微孔。
3.如权利要求2所述的锂离子电池复合隔膜，其特征在于：所述第一隔膜及第二隔膜为聚乙烯高分子隔膜。
4.如权利要求3所述的锂离子电池复合隔膜，其特征在于：所述散热层为聚全氟乙丙烯膜。
5.如权利要求4所述的锂离子电池复合隔膜，其特征在于：两个耐腐蚀层为陶瓷材料，所述陶瓷材料包括陶瓷颗粒及偏铝酸锂，所述陶瓷颗粒为三氧化二铝。
6.如权利要求5所述的锂离子电池复合隔膜，其特征在于：两个亲电解液层为具有功能化端基的聚烯烃中的一种，所述功能化端基为磺酸基或其盐、羟酸基或其盐、磷酸基、烷氧基、酰胺基、醛基、氨基或其盐、醚基中的一种。
7.一种锂离子电池复合隔膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：取第一隔膜聚乙烯高分子隔膜、第二隔膜聚乙烯高分子隔膜及散热层聚全氟乙丙烯膜，通过热压将散热层聚全氟已丙烯膜压合于第一隔膜聚乙烯高分子隔膜及第二隔膜聚乙烯高分子隔膜之间，制得初级复合隔膜；
S2：耐腐蚀层浆料的制备及涂布：取耐腐蚀层陶瓷材料及粘结剂均匀混合于溶剂中，制得耐腐蚀层浆料，将耐腐蚀层浆料涂布于S1制得的初级复合隔膜的两侧，烘干，制得耐腐蚀层包覆的复合隔膜；
S3：亲电解液层浆料的制备及涂布：将亲电解液层具有功能化端基的聚烯烃及粘结剂均匀混合于溶剂中，制得亲电解液层浆料，将亲电解液层浆料涂布于S2制得的耐腐蚀层包覆的复合隔膜的两侧，烘干，制得最终的锂离子电池复合隔膜。
8.如权利要求7所述的锂离子电池复合隔膜的制备方法，其特征在于：所述S2及S3中的粘结剂为聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚乙烯醇、丁苯橡胶、氟化橡胶中的一种或多种。
9.如权利要求8所述的锂离子电池复合隔膜的制备方法，其特征在于：所述S2及S3中的溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、丙酮、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
10.一种锂离子电池，其特征在于：包括正极片、负极片及如权利要求1～6任意一项所述的锂离子电池复合隔膜。
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