CN110379982A - 一种有机-无机锂离子电池隔膜的制备方法 - Google Patents

一种有机-无机锂离子电池隔膜的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110379982A
CN110379982A CN201910560027.9A CN201910560027A CN110379982A CN 110379982 A CN110379982 A CN 110379982A CN 201910560027 A CN201910560027 A CN 201910560027A CN 110379982 A CN110379982 A CN 110379982A
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
diaphragm
preparation
organic
coating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910560027.9A
Other languages
English (en)
Inventor
高保清
舒均国
陈立新
高芳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201910560027.9A priority Critical patent/CN110379982A/zh
Publication of CN110379982A publication Critical patent/CN110379982A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/446—Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种有机‑无机锂离子电池隔膜的制备方法，属于锂电池技术领域，包括以下步骤：高分子原材料、高温熔融、挤压流延、纵向拉伸横向拉伸萃取成孔、热定型、陶瓷浆料涂覆、热定型、裁切、收卷、检验。本发明使用有机黏土矿物与无机陶瓷氧化物相结合形成有机‑无机锂离子电池隔膜。有效解决商用聚烯烃类隔膜或者常规陶瓷涂层隔膜的性能缺陷，一方面提高了锂电池的耐温性能，另一方面在耐大电流充放电、降低电极与电解液界面等方面改善锂离子动力电池的电化学性能，从而提高锂离子动力电池的安全性能及倍率性能。

Description

一种有机-无机锂离子电池隔膜的制备方法
技术领域
本发明属于锂电池技术领域，涉及一种有机-无机锂离子电池隔膜的制备方法。
背景技术
隔膜是锂离子电池中关键的内层组件。电池的容量，循环性能和充放电电流密度，耐高温及高强度，安全保障等关键性能都与隔膜有直接的关系。
随着三元电池的推广掌握陶瓷浆料制备技术、隔膜涂覆技术对于提升自主研发锂离子电池的整体竞争力、对完善产业链结构具有重要的作用。目前市场上用的陶瓷隔膜是氧化铝附着在基膜上，用以增强基膜的耐高温性能。但商用聚烯烃类隔膜或者常规陶瓷涂层隔膜存在性能缺陷，安全性能及倍率性能较低，从而无法满足锂离子电池的使用要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种有机-无机锂离子电池隔膜的制备方法，该方法能提高了锂电池的耐温性能，并且在耐大电流充放电、降低电极与电解液界面等方面改善锂离子动力电池的电化学性能，从而提高锂离子动力电池的安全性能及倍率性能。
其具体技术方案为：
一种有机-无机锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、原材料准备，高分子聚乙烯固体原料、造孔剂、抗氧化剂、石蜡油；
步骤2、高温熔融，将高分子聚乙烯固体原料与造孔剂抗氧化剂、石蜡油等原料按工艺比例进行混合，通过高温热熔成流体状，并经过螺杆挤压机进行搅拌挤压。
步骤3、挤压流延，将流体状的聚乙烯通过螺杆挤压机输送至薄膜专用模具，通过高压从模具中将流体状聚乙烯挤出，通过专用导辊进行冷却成膜片。
步骤4、纵向拉伸，将冷却成膜片的聚乙烯和造孔剂的复合体进行纵向均匀拉伸，使其厚度满足工艺设计要求。
步骤5、横向拉伸，将经过纵向拉伸的膜片按宽度工艺要求进行横向拉伸。
步骤6、萃取成孔，将经过横向拉抻的膜片通过二氯甲烷溶剂萃取，萃取出聚乙烯和造孔剂的复合体中的造孔剂，在膜片微观结构上留出工艺要求的微孔。
步骤7、热定型，通过一定的工艺温度，对经过萃取后的膜片进行微观结构及外观尺寸的固定。
步骤8、陶瓷涂覆，按工艺要求进行陶瓷浆料的配制与分散，并通过专用涂覆设备将陶瓷浆料涂覆于已成型的隔膜表面，形成涂覆隔膜。
步骤9、热定型，通过一定的工艺温度，对涂覆的陶瓷涂层进行烘干，增强陶瓷涂层在聚乙烯隔膜表面的结合强度。
步骤10、裁切收卷，对成型的隔膜产品进行规定尺寸的裁切并卷绕成成品；
步骤11、成品检测。
进一步，所述高分子聚乙烯固体原料、造孔剂、抗氧化剂、石蜡油的质量比为1:1:1:1。
进一步，步骤8中，陶瓷浆料的配制过程中，各个原料的重量份分别为：有机黏土矿物5-15份、无机陶瓷氧化物45-70份、造孔剂5-10份、粘接剂5-10份、分散剂5-10份、润湿剂5-10份，混合为涂覆浆料。
再进一步，所述有机黏土矿物为云母、凹凸棒石、海泡石中的一种或多种。
再进一步，所述无机陶瓷氧化物为氧化铝、氧化镁、氧化锆中的一种或多种。
再进一步，所述各个原料的重量份分别为：有机黏土矿物10份、无机陶瓷氧化物60份、造孔剂8份、粘接剂7份、分散剂8份、润湿剂7份，混合为涂覆浆料。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明使用有机黏土矿物与无机陶瓷氧化物相结合形成有机-无机锂离子电池隔膜。有效解决商用聚烯烃类隔膜或者常规陶瓷涂层隔膜的性能缺陷，一方面提高了锂电池的耐温性能，另一方面在耐大电流充放电、降低电极与电解液界面等方面改善锂离子动力电池的电化学性能，从而提高锂离子动力电池的安全性能及倍率性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种有机-无机锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、原材料准备，高分子聚乙烯固体原料、造孔剂、抗氧化剂、石蜡油；
步骤2、高温熔融，将高分子聚乙烯固体原料与造孔剂抗氧化剂、石蜡油等原料按工艺比例进行混合，通过高温热熔成流体状，并经过螺杆挤压机进行搅拌挤压。
步骤3、挤压流延，将流体状的聚乙烯通过螺杆挤压机输送至薄膜专用模具，通过高压从模具中将流体状聚乙烯挤出，通过专用导辊进行冷却成膜片。
步骤4、纵向拉伸，将冷却成膜片的聚乙烯和造孔剂的复合体进行纵向均匀拉伸，使其厚度满足工艺设计要求。
步骤5、横向拉伸，将经过纵向拉伸的膜片按宽度工艺要求进行横向拉伸。
步骤6、萃取成孔，将经过横向拉抻的膜片通过二氯甲烷溶剂萃取，萃取出聚乙烯和造孔剂的复合体中的造孔剂，在膜片微观结构上留出工艺要求的微孔。
步骤7、热定型，通过一定的工艺温度，对经过萃取后的膜片进行微观结构及外观尺寸的固定。
步骤8、陶瓷涂覆，按工艺要求进行陶瓷浆料的配制与分散，并通过专用涂覆设备将陶瓷浆料涂覆于已成型的隔膜表面，形成涂覆隔膜。
步骤9、热定型，通过一定的工艺温度，对涂覆的陶瓷涂层进行烘干，增强陶瓷涂层在聚乙烯隔膜表面的结合强度。
步骤10、裁切收卷，对成型的隔膜产品进行规定尺寸的裁切并卷绕成成品；
步骤11、成品检测。
所述高分子聚乙烯固体原料、造孔剂、抗氧化剂、石蜡油的质量比为1:1:1:1。
步骤8中，陶瓷浆料的配制过程中，各个原料的重量份分别为：有机黏土矿物5份、无机陶瓷氧化物45份、造孔剂5份、粘接剂5份、分散剂5份、润湿剂5份，混合为涂覆浆料。
所述有机黏土矿物为云母。
所述无机陶瓷氧化物为氧化铝。
实施例2
一种有机-无机锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、原材料准备，高分子聚乙烯固体原料、造孔剂、抗氧化剂、石蜡油；
步骤2、高温熔融，将高分子聚乙烯固体原料与造孔剂抗氧化剂、石蜡油等原料按工艺比例进行混合，通过高温热熔成流体状，并经过螺杆挤压机进行搅拌挤压。
步骤3、挤压流延，将流体状的聚乙烯通过螺杆挤压机输送至薄膜专用模具，通过高压从模具中将流体状聚乙烯挤出，通过专用导辊进行冷却成膜片。
步骤4、纵向拉伸，将冷却成膜片的聚乙烯和造孔剂的复合体进行纵向均匀拉伸，使其厚度满足工艺设计要求。
步骤5、横向拉伸，将经过纵向拉伸的膜片按宽度工艺要求进行横向拉伸。
步骤6、萃取成孔，将经过横向拉抻的膜片通过二氯甲烷溶剂萃取，萃取出聚乙烯和造孔剂的复合体中的造孔剂，在膜片微观结构上留出工艺要求的微孔。
步骤7、热定型，通过一定的工艺温度，对经过萃取后的膜片进行微观结构及外观尺寸的固定。
步骤8、陶瓷涂覆，按工艺要求进行陶瓷浆料的配制与分散，并通过专用涂覆设备将陶瓷浆料涂覆于已成型的隔膜表面，形成涂覆隔膜。
步骤9、热定型，通过一定的工艺温度，对涂覆的陶瓷涂层进行烘干，增强陶瓷涂层在聚乙烯隔膜表面的结合强度。
步骤10、裁切收卷，对成型的隔膜产品进行规定尺寸的裁切并卷绕成成品；
步骤11、成品检测。
所述高分子聚乙烯固体原料、造孔剂、抗氧化剂、石蜡油的质量比为1:1:1:1。
步骤8中，陶瓷浆料的配制过程中，所述各个原料的重量份分别为：有机黏土矿物10份、无机陶瓷氧化物60份、造孔剂8份、粘接剂7份、分散剂8份、润湿剂7份，混合为涂覆浆料。
所述有机黏土矿物为凹凸棒石。
所述无机陶瓷氧化物为氧化镁。
实施例3
一种有机-无机锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、原材料准备，高分子聚乙烯固体原料、造孔剂、抗氧化剂、石蜡油；
步骤2、高温熔融，将高分子聚乙烯固体原料与造孔剂抗氧化剂、石蜡油等原料按工艺比例进行混合，通过高温热熔成流体状，并经过螺杆挤压机进行搅拌挤压。
步骤3、挤压流延，将流体状的聚乙烯通过螺杆挤压机输送至薄膜专用模具，通过高压从模具中将流体状聚乙烯挤出，通过专用导辊进行冷却成膜片。
步骤4、纵向拉伸，将冷却成膜片的聚乙烯和造孔剂的复合体进行纵向均匀拉伸，使其厚度满足工艺设计要求。
步骤5、横向拉伸，将经过纵向拉伸的膜片按宽度工艺要求进行横向拉伸。
步骤6、萃取成孔，将经过横向拉抻的膜片通过二氯甲烷溶剂萃取，萃取出聚乙烯和造孔剂的复合体中的造孔剂，在膜片微观结构上留出工艺要求的微孔。
步骤7、热定型，通过一定的工艺温度，对经过萃取后的膜片进行微观结构及外观尺寸的固定。
步骤8、陶瓷涂覆，按工艺要求进行陶瓷浆料的配制与分散，并通过专用涂覆设备将陶瓷浆料涂覆于已成型的隔膜表面，形成涂覆隔膜。
步骤9、热定型，通过一定的工艺温度，对涂覆的陶瓷涂层进行烘干，增强陶瓷涂层在聚乙烯隔膜表面的结合强度。
步骤10、裁切收卷，对成型的隔膜产品进行规定尺寸的裁切并卷绕成成品；
步骤11、成品检测。
所述高分子聚乙烯固体原料、造孔剂、抗氧化剂、石蜡油的质量比为1:1:1:1。
步骤8中，陶瓷浆料的配制过程中，各个原料的重量份分别为：有机黏土矿物15份、无机陶瓷氧化物70份、造孔剂10份、粘接剂10份、分散剂10份、润湿剂10份，混合为涂覆浆料。
所述有机黏土矿物为海泡石。
所述无机陶瓷氧化物为氧化锆。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种有机-无机锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、原材料准备，高分子聚乙烯固体原料、造孔剂、抗氧化剂、石蜡油；
步骤2、高温熔融，将高分子聚乙烯固体原料与造孔剂抗氧化剂、石蜡油按工艺比例进行混合，通过高温热熔成流体状，并经过螺杆挤压机进行搅拌挤压；
步骤3、挤压流延，将流体状的聚乙烯通过螺杆挤压机输送至薄膜专用模具，通过高压从模具中将流体状聚乙烯挤出，通过专用导辊进行冷却成膜片；
步骤4、纵向拉伸，将冷却成膜片的聚乙烯和造孔剂的复合体进行纵向均匀拉伸，使其厚度满足工艺设计要求；
步骤5、横向拉伸，将经过纵向拉伸的膜片按宽度工艺要求进行横向拉伸；
步骤6、萃取成孔，将经过横向拉抻的膜片通过二氯甲烷溶剂萃取，萃取出聚乙烯和造孔剂的复合体中的造孔剂，在膜片微观结构上留出工艺要求的微孔；
步骤7、热定型，通过一定的工艺温度，对经过萃取后的膜片进行微观结构及外观尺寸的固定；
步骤8、陶瓷涂覆，按工艺要求进行陶瓷浆料的配制与分散，并通过专用涂覆设备将陶瓷浆料涂覆于已成型的隔膜表面，形成涂覆隔膜；
步骤9、热定型，通过一定的工艺温度，对涂覆的陶瓷涂层进行烘干，增强陶瓷涂层在聚乙烯隔膜表面的结合强度；
步骤10、裁切收卷，对成型的隔膜产品进行规定尺寸的裁切并卷绕成成品；
步骤11、成品检测。
2.根据权利要求1所述有机-无机锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述高分子聚乙烯固体原料、造孔剂、抗氧化剂、石蜡油的质量比为1:1:1:1。
3.根据权利要求1所述有机-无机锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，步骤8中，陶瓷浆料的配制过程中，各个原料的重量份分别为：有机黏土矿物5-15份、无机陶瓷氧化物45-70份、造孔剂5-10份、粘接剂5-10份、分散剂5-10份、润湿剂5-10份，混合为涂覆浆料。
4.根据权利要求3所述有机-无机锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述有机黏土矿物为云母、凹凸棒石、海泡石中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述有机-无机锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述无机陶瓷氧化物为氧化铝、氧化镁、氧化锆中的一种或多种。
6.根据权利要求3所述有机-无机锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述各个原料的重量份分别为：有机黏土矿物10份、无机陶瓷氧化物60份、造孔剂8份、粘接剂7份、分散剂8份、润湿剂7份，混合为涂覆浆料。
CN201910560027.9A 2019-06-26 2019-06-26 一种有机-无机锂离子电池隔膜的制备方法 Pending CN110379982A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910560027.9A CN110379982A (zh) 2019-06-26 2019-06-26 一种有机-无机锂离子电池隔膜的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910560027.9A CN110379982A (zh) 2019-06-26 2019-06-26 一种有机-无机锂离子电池隔膜的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110379982A true CN110379982A (zh) 2019-10-25

Family

ID=68249487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910560027.9A Pending CN110379982A (zh) 2019-06-26 2019-06-26 一种有机-无机锂离子电池隔膜的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110379982A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111497293A (zh) * 2020-03-31 2020-08-07 江苏厚生新能源科技有限公司 一种高润湿性薄膜的制备方法、高润湿性薄膜及其应用
CN111816825A (zh) * 2020-06-30 2020-10-23 河北金力新能源科技股份有限公司 一种高耐温性高电解液浸润性锂电池隔膜及其制备方法
CN113904061A (zh) * 2021-12-07 2022-01-07 北京金羽新材科技有限公司 一种高安全性隔膜及其制备方法和应用
CN114300807A (zh) * 2021-12-19 2022-04-08 上海凯矜新材料科技有限公司 一种锂电池隔膜的制备方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111497293A (zh) * 2020-03-31 2020-08-07 江苏厚生新能源科技有限公司 一种高润湿性薄膜的制备方法、高润湿性薄膜及其应用
CN111497293B (zh) * 2020-03-31 2022-04-05 江苏厚生新能源科技有限公司 一种高润湿性薄膜的制备方法、高润湿性薄膜及其应用
CN111816825A (zh) * 2020-06-30 2020-10-23 河北金力新能源科技股份有限公司 一种高耐温性高电解液浸润性锂电池隔膜及其制备方法
CN111816825B (zh) * 2020-06-30 2022-07-15 河北金力新能源科技股份有限公司 一种高耐温性高电解液浸润性锂电池隔膜及其制备方法
CN113904061A (zh) * 2021-12-07 2022-01-07 北京金羽新材科技有限公司 一种高安全性隔膜及其制备方法和应用
CN113904061B (zh) * 2021-12-07 2022-02-11 北京金羽新材科技有限公司 一种高安全性隔膜及其制备方法和应用
CN114300807A (zh) * 2021-12-19 2022-04-08 上海凯矜新材料科技有限公司 一种锂电池隔膜的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110379982A (zh) 一种有机-无机锂离子电池隔膜的制备方法
CN103199300B (zh) 一种涂层锂离子电池隔膜
CN109560235B (zh) 一种新型锂离子电池芳纶隔膜制备方法
CN103298866B (zh) 聚烯烃系多孔膜及其制造方法
CN105576172B (zh) 交联聚烯烃隔膜及其制备方法
CN104205419B (zh) 多孔膜及多层多孔膜
CN103724951A (zh) 二次锂电池用聚酯微孔隔膜及其制备方法
CN103022401A (zh) 一种锂离子电池聚烯烃隔膜的制备方法
KR102382647B1 (ko) 리튬 이온 배터리 다층 복합 분리막 및 그 제조방법
CN103943804B (zh) 一种耐温性安全锂离子电池隔膜及其制备方法
CN102501419A (zh) 一种聚烯烃多层微多孔膜及其制备方法
CN104409674A (zh) 复合隔膜材料及其制备方法与应用
CN108189499B (zh) 一种多层复合膜及其制备方法
WO2012061963A1 (zh) 多孔膜及其制备方法
CN103407140A (zh) 一种pp/pe/pp三层复合微孔膜的制备方法
CN105237856B (zh) 一种微孔膜及其制备方法
CN117461208A (zh) 隔膜及其制备方法、二次电池和用电设备
WO2024001488A1 (en) Ultrahigh strength separators and preparation methods thereof
CN113285176A (zh) 一种用于锂离子电池的高孔隙率、孔径均匀的聚烯烃隔膜及其制备方法、锂离子电池
CN104617248A (zh) 纳米陶瓷颗粒掺杂pe隔膜的制备方法
WO2024001489A1 (en) Lithium-ion battery separators and preparation methods thereof
CN105185936A (zh) 一种安全高性能锂离子电池隔膜
CN106565977A (zh) 一种多孔聚乙烯膜的制备方法
CN112054149A (zh) 一种新型锂离子电池复合隔膜及其制备方法
KR20120046101A (ko) 비-수성 배터리 용도를 위한 폴리올레핀 및 세라믹 배터리 분리막

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20191025

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication