CN109755447A - 一种锂电池隔膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种锂电池隔膜及其制备方法，包括以下重量份的原料：聚丙烯树脂50‑60份、聚乙烯树脂20‑30份、石墨烯改性液8‑14份、聚醚酰亚胺4‑8份、氧化铝4‑7份、稀土氯化镧3‑6份、鳞片状云母1‑3份、造孔剂4‑10份、造孔助剂1‑3份。本发明以聚丙烯树脂、聚乙烯树脂作为基料，聚醚酰亚胺作为辅料，加入的氧化铝、稀土氯化镧、鳞片状云母可提高隔膜的刺穿强度，石墨烯经过改性后，与隔膜原料之间的相容性得到改善。

Description

一种锂电池隔膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种锂电池隔膜及其制备方法。

背景技术

锂电池是一种以锂金属或锂合金为负极材料，使用非水电解质溶液的一次电池，与可充电电池锂离子电池跟锂离子聚合物电池是不一样的。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，所以，锂电池长期没有得到应用，随着二十世纪末微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段；锂电池分为两大类：锂金属电池：锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池，锂离子电池：锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。

中国专利文献(公开号：CN102163704B)公开了一种锂电池隔膜及其生产方法，一种锂电池隔膜，所述隔膜上形成有若干贯穿隔膜的微孔，所述微孔由两个漏斗型孔构成且该两个漏斗型孔的小直径端对接。一种锂电池隔膜的生产方法，其特征在于包括以下步骤：1)以塑料薄膜为基材，用高能粒子对塑料薄膜进行辐照；2)将经过辐照的塑料薄膜浸于盛有酸溶液或碱溶液的容器中进行蚀刻反应即可获得锂电池隔膜；该隔膜孔隙率、透气性较差，仍需进一步改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂电池隔膜及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种锂电池隔膜，包括以下重量份的原料：

聚丙烯树脂50-60份、聚乙烯树脂20-30份、石墨烯改性液8-14份、聚醚酰亚胺4-8份、氧化铝4-7份、稀土氯化镧3-6份、鳞片状云母1-3份、造孔剂4-10份、造孔助剂1-3份。

作为本发明的再进一步方案是：所述锂电池隔膜包括以下重量份的原料：

聚丙烯树脂55-60份、聚乙烯树脂25-30份、石墨烯改性液11-14份、聚醚酰亚胺6-8份、氧化铝5-7份、稀土氯化镧4-6份、鳞片状云母2-3份、造孔剂6-10份、造孔助剂2-3份。

作为本发明的再进一步方案是：所述锂电池隔膜包括以下重量份的原料：

聚丙烯树脂55份、聚乙烯树脂25份、石墨烯改性液11份、聚醚酰亚胺6份、氧化铝5.5份、稀土氯化镧4.5份、鳞片状云母2份、造孔剂6份、造孔助剂2份。

作为本发明的再进一步方案是：所述石墨烯改性液的制备方法为将石墨烯先进行活化处理，随后再加入到油浴的橄榄油中，边搅拌边加入，随后再加入纳米蒙脱土，搅拌至原料充分混合，即可。

作为本发明的再进一步方案是：所述活化处理采用氟化氢铵、乙醇胺按照重量1:(2-4)进行配制活化剂，间活化剂、石墨烯按照重量比(1-3):1进行混合超声分散，分散30-40min。

作为本发明的再进一步方案是：所述活化处理采用氟化氢铵、乙醇胺按照重量1:3进行配制活化剂，间活化剂、石墨烯按照重量比2:1进行混合超声分散，分散35min。

作为本发明的再进一步方案是：所述油浴的橄榄油为橄榄油在600-700℃下进行油浴。

作为本发明的再进一步方案是：所述油浴的橄榄油为橄榄油在650℃下进行油浴。

作为本发明的再进一步方案是：所述造孔剂为二氧化硅；所述造孔助剂为草酸。

本发明还提供了一种制备锂电池隔膜的方法，包括以下步骤：

步骤一，将聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、聚醚酰亚胺、氧化铝、稀土氯化镧、鳞片状云母加入到搅拌容器中以1000-2000r/min转速高速搅拌，搅拌20-30min，随后将转速降至300-500r/min进行搅拌，边搅拌边加入石墨烯改性液、造孔剂、造孔助剂，至原料均匀混合，备用；

步骤二，将步骤一备用的原料加入到双螺杆挤出机中进行挤出，随后再双向拉伸，随后再冷却、定型，然后烘烤使造孔剂分解，形成孔隙，即得本发明的锂电池隔膜。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明以聚丙烯树脂、聚乙烯树脂作为基料，聚醚酰亚胺作为辅料，加入的氧化铝、稀土氯化镧、鳞片状云母可提高隔膜的刺穿强度，石墨烯经过改性后，与隔膜原料之间的相容性得到改善，同时经过大量数据论证，本发明实施例3相对于对比例2，透气度提高了23s/100mL，容量保持率提高了8.9％，原料之间经过搭配，具有协配作用，可大幅度改善隔膜的充放电性能以及闭孔温度等性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施例的一种锂电池隔膜，包括以下重量份的原料：

聚丙烯树脂50份、聚乙烯树脂20份、石墨烯改性液8-14份、聚醚酰亚胺4-8份、氧化铝4-7份、稀土氯化镧3-6份、鳞片状云母1-3份、造孔剂4-10份、造孔助剂1-3份。

本实施例的石墨烯改性液的制备方法为将石墨烯先进行活化处理，随后再加入到油浴的橄榄油中，边搅拌边加入，随后再加入纳米蒙脱土，搅拌至原料充分混合，即可。

本实施例的活化处理采用氟化氢铵、乙醇胺按照重量1:2进行配制活化剂，间活化剂、石墨烯按照重量比1:1进行混合超声分散，分散30min。

本实施例的活化处理采用氟化氢铵、乙醇胺按照重量1:3进行配制活化剂，间活化剂、石墨烯按照重量比2:1进行混合超声分散，分散35min。

本实施例的油浴的橄榄油为橄榄油在600-700℃下进行油浴。

本实施例的油浴的橄榄油为橄榄油在650℃下进行油浴。

本实施例的造孔剂为二氧化硅；所述造孔助剂为草酸。

本发明还提供了一种制备锂电池隔膜的方法，包括以下步骤：

步骤一，将聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、聚醚酰亚胺、氧化铝、稀土氯化镧、鳞片状云母加入到搅拌容器中以1000r/min转速高速搅拌，搅拌20min，随后将转速降至300r/min进行搅拌，边搅拌边加入石墨烯改性液、造孔剂、造孔助剂，至原料均匀混合，备用；

步骤二，将步骤一备用的原料加入到双螺杆挤出机中进行挤出，随后再双向拉伸，随后再冷却、定型，然后烘烤使造孔剂分解，形成孔隙，即得本发明的锂电池隔膜。

实施例2：

本实施例的一种锂电池隔膜，包括以下重量份的原料：

聚丙烯树脂60份、聚乙烯树脂30份、石墨烯改性液14份、聚醚酰亚胺8份、氧化铝7份、稀土氯化镧6份、鳞片状云母3份、造孔剂10份、造孔助剂3份。

本实施例的石墨烯改性液的制备方法为将石墨烯先进行活化处理，随后再加入到油浴的橄榄油中，边搅拌边加入，随后再加入纳米蒙脱土，搅拌至原料充分混合，即可。

本实施例的活化处理采用氟化氢铵、乙醇胺按照重量1:4进行配制活化剂，间活化剂、石墨烯按照重量比3:1进行混合超声分散，分散40min。

本实施例的油浴的橄榄油为橄榄油在700℃下进行油浴。

本实施例的造孔剂为二氧化硅；所述造孔助剂为草酸。

本发明还提供了一种制备锂电池隔膜的方法，包括以下步骤：

步骤一，将聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、聚醚酰亚胺、氧化铝、稀土氯化镧、鳞片状云母加入到搅拌容器中以2000r/min转速高速搅拌，搅拌30min，随后将转速降至500r/min进行搅拌，边搅拌边加入石墨烯改性液、造孔剂、造孔助剂，至原料均匀混合，备用；

步骤二，将步骤一备用的原料加入到双螺杆挤出机中进行挤出，随后再双向拉伸，随后再冷却、定型，然后烘烤使造孔剂分解，形成孔隙，即得本发明的锂电池隔膜。

实施例3：

本实施例的一种锂电池隔膜，包括以下重量份的原料：

聚丙烯树脂55份、聚乙烯树脂25份、石墨烯改性液11份、聚醚酰亚胺6份、氧化铝5.5份、稀土氯化镧4.5份、鳞片状云母2份、造孔剂6份、造孔助剂2份。

本实施例的石墨烯改性液的制备方法为将石墨烯先进行活化处理，随后再加入到油浴的橄榄油中，边搅拌边加入，随后再加入纳米蒙脱土，搅拌至原料充分混合，即可。

本实施例的活化处理采用氟化氢铵、乙醇胺按照重量1:3进行配制活化剂，间活化剂、石墨烯按照重量比2:1进行混合超声分散，分散35min。

本实施例的油浴的橄榄油为橄榄油在650℃下进行油浴。

本实施例的造孔剂为二氧化硅；所述造孔助剂为草酸。

本发明还提供了一种制备锂电池隔膜的方法，包括以下步骤：

步骤一，将聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、聚醚酰亚胺、氧化铝、稀土氯化镧、鳞片状云母加入到搅拌容器中以1500r/min转速高速搅拌，搅拌25min，随后将转速降至400r/min进行搅拌，边搅拌边加入石墨烯改性液、造孔剂、造孔助剂，至原料均匀混合，备用；

步骤二，将步骤一备用的原料加入到双螺杆挤出机中进行挤出，随后再双向拉伸，随后再冷却、定型，然后烘烤使造孔剂分解，形成孔隙，即得本发明的锂电池隔膜。

对比例1：

与实施例3不同的是未添加石墨烯改性液。

对比例2：

采用中国专利文献(公开号：CN102163704B)公开了一种锂电池隔膜及其生产方法，一种锂电池隔膜中实施例1的原料及方法。

实施例1-3及对比例1-2制备的锂电池隔膜性能测试结果如下

	透气度(s/100mL)	容量保持率(％1C下500次循环)
			实施例1	73	90.2
实施例2	71	90.1
			实施例3	75	90.3
对比例1	68	86.7
			对比例2	52	81.4

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种锂电池隔膜，其特征在于，包括以下重量份的原料：

聚丙烯树脂50-60份、聚乙烯树脂20-30份、石墨烯改性液8-14份、聚醚酰亚胺4-8份、氧化铝4-7份、稀土氯化镧3-6份、鳞片状云母1-3份、造孔剂4-10份、造孔助剂1-3份。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜，其特征在于，所述锂电池隔膜包括以下重量份的原料：

聚丙烯树脂55-60份、聚乙烯树脂25-30份、石墨烯改性液11-14份、聚醚酰亚胺6-8份、氧化铝5-7份、稀土氯化镧4-6份、鳞片状云母2-3份、造孔剂6-10份、造孔助剂2-3份。

3.根据权利要求2所述的一种锂电池隔膜，其特征在于，所述锂电池隔膜包括以下重量份的原料：

聚丙烯树脂55份、聚乙烯树脂25份、石墨烯改性液11份、聚醚酰亚胺6份、氧化铝5.5份、稀土氯化镧4.5份、鳞片状云母2份、造孔剂6份、造孔助剂2份。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜，其特征在于，所述石墨烯改性液的制备方法为将石墨烯先进行活化处理，随后再加入到油浴的橄榄油中，边搅拌边加入，随后再加入纳米蒙脱土，搅拌至原料充分混合，即可。

5.根据权利要求4所述的一种锂电池隔膜，其特征在于，所述活化处理采用氟化氢铵、乙醇胺按照重量1:(2-4)进行配制活化剂，间活化剂、石墨烯按照重量比(1-3):1进行混合超声分散，分散30-40min。

6.根据权利要求5所述的一种锂电池隔膜，其特征在于，所述活化处理采用氟化氢铵、乙醇胺按照重量1:3进行配制活化剂，间活化剂、石墨烯按照重量比2:1进行混合超声分散，分散35min。

7.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜，其特征在于，所述油浴的橄榄油为橄榄油在600-700℃下进行油浴。

8.根据权利要求7所述的一种锂电池隔膜，其特征在于，所述油浴的橄榄油为橄榄油在650℃下进行油浴。

9.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜，其特征在于，所述造孔剂为二氧化硅；所述造孔助剂为草酸。

10.一种制备如权利要求1-9任一项所述锂电池隔膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、聚醚酰亚胺、氧化铝、稀土氯化镧、鳞片状云母加入到搅拌容器中以1000-2000r/min转速高速搅拌，搅拌20-30min，随后将转速降至300-500r/min进行搅拌，边搅拌边加入石墨烯改性液、造孔剂、造孔助剂，至原料均匀混合，备用；

步骤二，将步骤一备用的原料加入到双螺杆挤出机中进行挤出，随后再双向拉伸，随后再冷却、定型，然后烘烤使造孔剂分解，形成孔隙，即得本发明的锂电池隔膜。