CN110911613A - 一种高性能复合锂电池隔膜及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高性能复合锂电池隔膜，由以下组份的原料组成：氯化聚偏氟乙烯1～15份、紫胶1～10份、松香季戊四醇酯1～8份、高密度聚乙烯1～20份、丙三醇1～30份、N，N‑二甲基甲酰胺1～10份、碳酸钙1～5份、纳米功能材料1～12份、稳定剂硅油1～8份、阻燃剂1～5份、氧化聚乙烯蜡1～10份、聚丙烯树脂1～5份，本发明所提供的一种高性能复合锂电池隔膜具有吸液率高、热收缩率佳、电导率和充放电循环性能优越的特点，本申请极大了改性了现有技术中的点电池隔膜物化性能，同时该生产工艺流程简单，具有极大经济价值和实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池材料制备技术领域，具体涉及一种高性能复合锂电池隔膜及其制作方法。
背景技术
锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜材质是不导电的，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同，采用的隔膜也不同，对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜，随着科技的发展，锂电池隔膜技术也在不断的创新，以满足社会的需求。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种抗拉强度好、对电解液的吸液率高的复合锂电池隔膜及其制备方法。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：
本发明提供一种高性能复合锂电池隔膜，由以下组份的原料组成：
氯化聚偏氟乙烯 1～15份、
紫胶 1～10份、
纳米功能材料 1～12份、
高密度聚乙烯 1～20份、
丙三醇 1～30份、
碳酸钙 1～5份
阻燃剂 1～5份、
氧化聚乙烯蜡 1～10份、
聚丙烯树脂 1～5份。
进一步地，所述纳米功能材料包括纳米碳化硅晶须、纳米钻石烯、纳米碳酸钙、纳米硫酸钡、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝、纳米二氧化锆中的至少一种。
进一步地，所述阻燃剂为无卤液体阻燃剂。
进一步地，还包括N，N-二甲基甲酰胺1～10份。
进一步地，还包括松香季戊四醇酯1～8份。
进一步地，还包括稳定剂硅油1～8份。
一种高性能复合锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将氯化聚偏氟乙烯、紫胶、松香季戊四醇酯、高密度聚乙烯、丙三醇、N，N-二甲基甲酰胺、碳酸钙混合并进行搅拌，搅拌均匀形成A组合物；
(2)将纳米功能材料、稳定剂硅油、阻燃剂、氧化聚乙烯蜡8份、聚丙烯树脂进行混合，搅拌均匀形成B组合物；
(3)将A组合物和B组合物进行混合，并搅拌，经发泡机发泡成型，得到发泡物；
(4)将发泡成型的发泡物进行切片和冲压处理。
进一步地，步骤(4)中切片的厚度在1～30μm，孔隙率为50～70％，空气渗透率5～25sec/100cc。
本发明的有益效果在于：
本发明所提供的一种高性能复合锂电池隔膜具有吸液率高、热收缩率佳、电导率和充放电循环性能优越的特点，纳米钻石烯改善聚合物材料的力学、热学和电学性能，同时可以提高隔膜的吸液率、热收缩率、提高隔膜离子电导率和充放电循环性能，纳米碳化硅晶须纳米碳化硅晶须用于提高动力高性能复合锂电池隔膜的耐高温收缩性能和抗拉强度，因此，本申请极大了改性了现有技术中的点电池隔膜物化性能，同时该生产工艺流程简单、成本低、质量高，具有极大经济价值和实用价值。
具体实施方式
下面结合实施例具体阐明本发明的实施方式，这些实施例的给出仅仅是为了说明的目的，并不能理解为对本发明的限定，仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明的精神和范围的基础上，可以对本发明进行许多改变。
实施例1
本实施例提供一种高性能复合锂电池隔膜，由以下组份的原料组成：
氯化聚偏氟乙烯 10份、
紫胶 5份、
松香季戊四醇酯 5份、
高密度聚乙烯 20份、
丙三醇 25份、
N，N-二甲基甲酰胺 5份、
碳酸钙 3份
纳米碳化硅晶须 3份、
稳定剂硅油 3份、
阻燃剂 2份、
氧化聚乙烯蜡 5份、
聚丙烯树脂 3份。
本实施例中，所述阻燃剂为无卤液体阻燃剂。
一种高性能复合锂电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将氯化聚偏氟乙烯、紫胶、松香季戊四醇酯、高密度聚乙烯、丙三醇、N，N-二甲基甲酰胺、碳酸钙混合并进行搅拌，搅拌均匀形成A组合物；
(2)将纳米功能材料、稳定剂硅油、阻燃剂、氧化聚乙烯蜡8份、聚丙烯树脂进行混合，搅拌均匀形成B组合物；
(3)将A组合物和B组合物进行混合，并搅拌，经发泡机发泡成型，得到发泡物；
(4)将发泡成型的发泡物进行切片和冲压处理，厚度在1～30μm，孔隙率为50～70％，空气渗透率5～25sec/100cc。
实施例2
本实施例提供一种高性能复合锂电池隔膜，由以下组份的原料组成：
氯化聚偏氟乙烯 10份、
紫胶 5份、
松香季戊四醇酯 5份、
高密度聚乙烯 20份、
丙三醇 25份、
N，N-二甲基甲酰胺 5份、
碳酸钙 3份
纳米钻石烯 3份、
稳定剂硅油 3份、
阻燃剂 2份、
氧化聚乙烯蜡 5份、
聚丙烯树脂 3份。
本实施例中，所述阻燃剂为无卤液体阻燃剂。
一种高性能复合锂电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将氯化聚偏氟乙烯、紫胶、松香季戊四醇酯、高密度聚乙烯、丙三醇、N，N-二甲基甲酰胺、碳酸钙混合并进行搅拌，搅拌均匀形成A组合物；
(2)将纳米功能材料、稳定剂硅油、阻燃剂、氧化聚乙烯蜡8份、聚丙烯树脂进行混合，搅拌均匀形成B组合物；
(3)将A组合物和B组合物进行混合，并搅拌，经发泡机发泡成型，得到发泡物；
(4)将发泡成型的发泡物进行切片和冲压处理，厚度在1～30μm，孔隙率为50～70％，空气渗透率5～25sec/100cc。
实施例3
本实施例提供一种高性能复合锂电池隔膜，由以下组份的原料组成：
氯化聚偏氟乙烯 10份、
紫胶 5份、
松香季戊四醇酯 5份、
高密度聚乙烯 20份、
丙三醇 25份、
N，N-二甲基甲酰胺 5份、
碳酸钙 3份
纳米碳酸钙 3份、
稳定剂硅油 3份、
阻燃剂 2份、
氧化聚乙烯蜡 5份、
聚丙烯树脂 3份。
本实施例中，所述阻燃剂为无卤液体阻燃剂。
一种高性能复合锂电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将氯化聚偏氟乙烯、紫胶、松香季戊四醇酯、高密度聚乙烯、丙三醇、N，N-二甲基甲酰胺、碳酸钙混合并进行搅拌，搅拌均匀形成A组合物；
(2)将纳米功能材料、稳定剂硅油、阻燃剂、氧化聚乙烯蜡8份、聚丙烯树脂进行混合，搅拌均匀形成B组合物；
(3)将A组合物和B组合物进行混合，并搅拌，经发泡机发泡成型，得到发泡物；
(4)将发泡成型的发泡物进行切片和冲压处理，厚度在1～30μm，孔隙率为50～70％，空气渗透率5～25sec/100cc。
实施例4
本实施例提供一种高性能复合锂电池隔膜，由以下组份的原料组成：
氯化聚偏氟乙烯 10份、
紫胶 5份、
松香季戊四醇酯 5份、
高密度聚乙烯 20份、
丙三醇 25份、
N，N-二甲基甲酰胺 5份、
碳酸钙 3份
纳米碳化硅晶须体与纳米钻石烯按照1:1的比例形成的混合物4份、
稳定剂硅油 3份、
阻燃剂 2份、
氧化聚乙烯蜡 5份、
聚丙烯树脂 3份。
本实施例中，所述阻燃剂为无卤液体阻燃剂。
一种高性能复合锂电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将氯化聚偏氟乙烯、紫胶、松香季戊四醇酯、高密度聚乙烯、丙三醇、N，N-二甲基甲酰胺、碳酸钙混合并进行搅拌，搅拌均匀形成A组合物；
(2)将纳米功能材料、稳定剂硅油、阻燃剂、氧化聚乙烯蜡8份、聚丙烯树脂进行混合，搅拌均匀形成B组合物；
(3)将A组合物和B组合物进行混合，并搅拌，经发泡机发泡成型，得到发泡物；
(4)将发泡成型的发泡物进行切片和冲压处理，厚度在1～30μm，孔隙率为50～70％，空气渗透率5～25sec/100cc。
实施例5
本实施例提供一种高性能复合锂电池隔膜，由以下组份的原料组成：
氯化聚偏氟乙烯 10份、
紫胶 5份、
松香季戊四醇酯 5份、
高密度聚乙烯 20份、
丙三醇 25份、
N，N-二甲基甲酰胺 5份、
碳酸钙 3份
纳米碳化硅晶须体与纳米钻石烯、纳米碳酸钙按照1:1:1的比例形成的混合物3份、
稳定剂硅油 3份、
阻燃剂 2份、
氧化聚乙烯蜡 5份、
聚丙烯树脂 3份。
本实施例中，所述阻燃剂为无卤液体阻燃剂。
一种高性能复合锂电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将氯化聚偏氟乙烯、紫胶、松香季戊四醇酯、高密度聚乙烯、丙三醇、N，N-二甲基甲酰胺、碳酸钙混合并进行搅拌，搅拌均匀形成A组合物；
(2)将纳米功能材料、稳定剂硅油、阻燃剂、氧化聚乙烯蜡8份、聚丙烯树脂进行混合，搅拌均匀形成B组合物；
(3)将A组合物和B组合物进行混合，并搅拌，经发泡机发泡成型，得到发泡物；
(4)将发泡成型的发泡物进行切片和冲压处理，厚度在1～30μm，孔隙率为50～70％，空气渗透率5～25sec/100cc。
性能测试：
隔膜吸液性能检测：
实施例1～5制备的锂离子电池隔膜分别浸泡在电解液中2h后取出，用吸水纸将隔膜表面的电解液吸干后称重，根据隔膜浸泡前后重量变化，计算出隔膜的吸液率。结果见表1：
| 隔膜 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 吸液率(％) | 140.2 | 140.5 | 139.8 | 139.6 | 141.7 |
隔膜耐高温性能检测：
实施例1～5制备的锂离子电池隔膜在180℃下加热6h，根据加热前后隔膜纵向和横向尺寸变化，计算出隔膜纵向和横向的收缩率。结果见表2：
| 隔膜 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 横向热收缩率(％) | 0.3 | 0.4 | 0.3 | 0.3 | 0.2 |
| 纵向热收缩率(％) | 0.3 | 0.4 | 0.3 | 0.3 | 0.2 |
隔膜抗针刺性能及机械性能检测：
实施例1～5制备的锂离子电池隔膜进行穿刺及机械性能实验，得到隔膜样品抗针刺性能。结果见表3
本发明所提供的一种高性能复合锂电池隔膜具有吸液率高、热收缩率佳、电导率和充放电循环性能优越的特点，纳米钻石烯改善聚合物材料的力学、热学和电学性能，同时可以提高隔膜的吸液率、热收缩率、提高隔膜离子电导率和充放电循环性能，纳米碳化硅晶须纳米碳化硅晶须用于提高动力高性能复合锂电池隔膜的耐高温收缩性能和抗拉强度，因此，本申请极大了改性了现有技术中的点电池隔膜物化性能，同时该生产工艺流程简单、成本低、质量高，具有极大经济价值和实用价值。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高性能复合锂电池隔膜，其特征在于，由以下组份的原料组成：
氯化聚偏氟乙烯 1～15份、
紫胶 1～10份、
纳米功能材料 1～12份、
高密度聚乙烯 1～20份、
丙三醇 1～30份、
碳酸钙 1～5份
阻燃剂 1～5份、
氧化聚乙烯蜡 1～10份、
聚丙烯树脂 1～5份。
2.根据权利要求1所述的一种高性能复合锂电池隔膜，其特征在于：
所述纳米功能材料包括纳米碳化硅晶须、纳米钻石烯、纳米碳酸钙、纳米硫酸钡、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝、纳米二氧化锆中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种高性能复合锂电池隔膜，其特征在于：所述阻燃剂为无卤液体阻燃剂。
4.根据权利要求1所述的一种高性能复合锂电池隔膜，其特征在于：还包括N，N-二甲基甲酰胺1～10份。
5.根据权利要求1所述的一种高性能复合锂电池隔膜，其特征在于：还包括松香季戊四醇酯1～8份。
6.根据权利要求1所述的一种高性能复合锂电池隔膜，其特征在于：还包括稳定剂硅油1～8份。
7.一种高性能复合锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将氯化聚偏氟乙烯、紫胶、松香季戊四醇酯、高密度聚乙烯、丙三醇、N，N-二甲基甲酰胺、碳酸钙混合并进行搅拌，搅拌均匀形成A组合物；
(2)将纳米功能材料、稳定剂硅油、阻燃剂、氧化聚乙烯蜡8份、聚丙烯树脂进行混合，搅拌均匀形成B组合物；
(3)将A组合物和B组合物进行混合，并搅拌，经发泡机发泡成型，得到发泡物；
(4)将发泡成型的发泡物进行切片和冲压处理。
8.根据权利要求7所述一种高性能复合锂电池隔膜的制备方法，其特征在于：步骤(4)中切片的厚度在1～30μm，孔隙率为50～70％，空气渗透率5～25sec/100cc。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114696038A (zh) * | 2020-12-30 | 2022-07-01 | 山东海科创新研究院有限公司 | 一种有机乳化液涂覆的聚烯烃复合隔膜及其制备方法、锂离子电池 |
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| CN104037376A (zh) * | 2014-05-08 | 2014-09-10 | 威海东生能源科技有限公司 | 电池用复合隔膜及其制备方法 |
| CN108461691A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-08-28 | 深圳锂硫科技有限公司 | 一种锂硫电池隔膜及其制备方法 |
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2019
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