CN112271407B - 一种高亲水性的锂电池隔膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于锂电池生产领域，具体公开了一种高亲水性的锂电池隔膜，包括隔膜基层，其正反两面分别贴合弹性网层，其中一侧的弹性网层表面依次设置有第一亲水材料层、海绵层和第二亲水材料层，另一侧设置有聚乙烯膜层和陶瓷涂覆层；第一亲水材料层和第二亲水材料层表面布设透液孔，整体外围设置有一圈封锁边。两层弹性网层有效增强了隔膜整体的抗穿刺和抗拉伸能力，在高温状态下，能够防止隔膜基层破裂；以亲水铝箔作为亲水材料层，防止电解液结成水珠，提高挂液面积，增强挂液效果；在两层亲材料层之间嵌装海绵层，储液锁水效果好，增强两层亲水材料层内的透液孔的挂液效果；聚乙烯膜层和陶瓷涂覆层配合，具有更高的耐穿刺效果和耐腐蚀性能。

Description

一种高亲水性的锂电池隔膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及锂电池生产领域，具体为一种高亲水性的锂电池隔膜及其制备方法。

背景技术

“锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。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。

现有的锂电池用隔膜亲水效果差，且抗穿刺和抗拉伸能力不强，容易破裂而失去对电极的保护作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高亲水性的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：一种高亲水性的锂电池隔膜，包括隔膜基层，其正反两面分别贴合设置一层网状结构的弹性网层，其中一侧的弹性网层表面由内向外依次贴合设置有第一亲水材料层、海绵层和第二亲水材料层，另一侧的弹性网层表面贴合设置有聚乙烯膜层，聚乙烯膜层表面涂覆有陶瓷涂覆层；所述第一亲水材料层和第二亲水材料层表面均匀布设若干内凹的弧形结构的透液孔，隔膜基层、弹性网层、第一亲水材料层、海绵层、第二亲水材料层、聚乙烯膜层和陶瓷涂覆层复合成一个整体，且在该整体外围设置有一圈封锁边。

优选的，所述隔膜基层为聚烯烃多孔膜材料，其厚度为12-15微米。

优选的，所述弹性网层由聚乙烯醇树脂材料拉丝后交错编织而成的网状结构。

优选的，所述第一亲水材料层和第二亲水材料层为亲水铝箔层，其厚度5-6微米。

优选的，所述海绵层的厚度为2-4微米。

优选的，所述第一亲水材料层和第二亲水材料层上的透液孔的拱起面均朝向海绵层，且各透液孔为内外相通结构。

本发明还提供一种高亲水性的锂电池隔膜的制备方法，包括如下具体步骤：

S1：将聚乙烯醇树脂材料热熔后，导入挤出机中拉丝，再将拉出的长丝转入纺织机构中交错编织成网状结构的弹性网层；

S2：选取厚度为12-15微米的聚烯烃多孔膜材料作为隔膜基层，选取厚度为5-6微米的亲水铝箔层作为第一亲水材料层和第二亲水材料层，选取厚度为2-4微米的聚乙烯膜层；

S3：利用打孔机构在第一亲水材料层和第二亲水材料层上打孔，利用异形打孔头开设出内凹的弧形结构的透液孔；

S4：利用切割机切割形成等尺寸的隔膜基层、第一亲水材料层、第二亲水材料层和聚乙烯膜层；

S5：将热胶涂抹在隔膜基层与第一亲水材料层的相对面上，以及隔膜基层与聚乙烯膜层的相对面上，分别将两层弹性网层置于隔膜基层正反两面，并在两面分别盖上第一亲水材料层和聚乙烯膜层，叠加好后，高温压制，去除多余胶；

S6：采用上述涂胶和高温压制的方式，依次在第一亲水材料层上贴合海绵层，在海绵层上贴合第二亲水材料层；

S7：在聚乙烯膜层表面喷涂一层陶瓷涂料形成陶瓷涂覆层，最后在压合状态下，在叠合的隔膜两端封装橡胶结构的封锁边，完成隔膜的制备。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在隔膜内复合设置两层弹性网层，有效增强了隔膜整体的抗穿刺和抗拉伸能力，在高温状态下，能够防止隔膜基层破裂；以亲水铝箔作为亲水材料层，利用其亲水效果，防止电解液结成水珠，提高挂液面积，增强挂液效果；在两层亲材料层之间嵌装海绵层，储液锁水效果好，增强两层亲水材料层内的透液孔的挂液效果，透液孔为内凹的弧形结构，挂液效果好；聚乙烯膜层和陶瓷涂覆层配合，具有更高的耐穿刺效果和耐腐蚀性能。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的弹性网层的具体结构示意图。

图中：1、隔膜基层；2、弹性网层；3、第一亲水材料层；4、海绵层；5、第二亲水材料层；6、聚乙烯膜层；7、陶瓷涂覆层；8、透液孔；9、封锁边。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种高亲水性的锂电池隔膜，包括隔膜基层1，其正反两面分别贴合设置一层网状结构的弹性网层2，其中一侧的弹性网层2表面由内向外依次贴合设置有第一亲水材料层3、海绵层4和第二亲水材料层5，另一侧的弹性网层2表面贴合设置有聚乙烯膜层6，聚乙烯膜层6表面涂覆有陶瓷涂覆层7；所述第一亲水材料层3和第二亲水材料层5表面均匀布设若干内凹的弧形结构的透液孔8，隔膜基层1、弹性网层2、第一亲水材料层3、海绵层4、第二亲水材料层5、聚乙烯膜层6和陶瓷涂覆层7复合成一个整体，且在该整体外围设置有一圈封锁边9。

在本实施例中，所述隔膜基层1为聚烯烃多孔膜材料，其厚度为12-15微米。

在本实施例中，所述弹性网层2由聚乙烯醇树脂材料拉丝后交错编织而成的网状结构。

在本实施例中，所述第一亲水材料层3和第二亲水材料层5为亲水铝箔层，其厚度5-6微米。

在本实施例中，所述海绵层4的厚度为2-4微米。

在本实施例中，所述第一亲水材料层3和第二亲水材料层5上的透液孔8的拱起面均朝向海绵层4，且各透液孔8为内外相通结构。

在隔膜内复合设置两层弹性网层2，有效增强了隔膜整体的抗穿刺和抗拉伸能力，在高温状态下，能够防止隔膜基层破裂；以亲水铝箔作为亲水材料层，利用其亲水效果，防止电解液结成水珠，提高挂液面积，增强挂液效果；在两层亲材料层之间嵌装海绵层4，储液锁水效果好，增强两层亲水材料层内的透液孔8的挂液效果，透液孔8为内凹的弧形结构，挂液效果好；聚乙烯膜层6和陶瓷涂覆层7配合，具有更高的耐穿刺效果和耐腐蚀性能。

实施例2：本发明还提供一种高亲水性的锂电池隔膜的制备方法，包括如下具体步骤：

S1：将聚乙烯醇树脂材料热熔后，导入挤出机中拉丝，再将拉出的长丝转入纺织机构中交错编织成网状结构的弹性网层2；

S2：选取厚度为12-15微米的聚烯烃多孔膜材料作为隔膜基层1，选取厚度为5-6微米的亲水铝箔层作为第一亲水材料层3和第二亲水材料层5，选取厚度为2-4微米的聚乙烯膜层6；

S3：利用打孔机构在第一亲水材料层3和第二亲水材料层5上打孔，利用异形打孔头开设出内凹的弧形结构的透液孔8；

S4：利用切割机切割形成等尺寸的隔膜基层1、第一亲水材料层3、第二亲水材料层5和聚乙烯膜层6；

S5：将热胶涂抹在隔膜基层1与第一亲水材料层3的相对面上，以及隔膜基层1与聚乙烯膜层6的相对面上，分别将两层弹性网层2置于隔膜基层1正反两面，并在两面分别盖上第一亲水材料层3和聚乙烯膜层6，叠加好后，高温压制，去除多余胶；

S6：采用上述涂胶和高温压制的方式，依次在第一亲水材料层3上贴合海绵层4，在海绵层4上贴合第二亲水材料层5；

S7：在聚乙烯膜层6表面喷涂一层陶瓷涂料形成陶瓷涂覆层7，最后在压合状态下，在叠合的隔膜两端封装橡胶结构的封锁边9，完成隔膜的制备。

实施例3：以原0.2微米孔径聚烯烃多孔滤膜(隔膜基层1)作为对照组，以本方案得到的成品作为实验组，将二者在常温下放置3个月后，对其亲水性进行测试，在20英寸毫米汞柱压力下，不同水流量和不同过滤面积的情况下，测试结构如下表所示：

由上述实验结果可知，由本方案制得的锂电池隔膜具有高亲水性，其对纯水的接触角小于10度。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种高亲水性的锂电池隔膜，其特征在于，包括隔膜基层（1），其正反两面分别贴合设置一层网状结构的弹性网层（2），其中一侧的弹性网层（2）表面由内向外依次贴合设置有第一亲水材料层（3）、海绵层（4）和第二亲水材料层（5），另一侧的弹性网层（2）表面贴合设置有聚乙烯膜层（6），聚乙烯膜层（6）表面涂覆有陶瓷涂覆层（7）；所述第一亲水材料层（3）和第二亲水材料层（5）表面均匀布设若干内凹的弧形结构的透液孔（8），隔膜基层（1）、弹性网层（2）、第一亲水材料层（3）、海绵层（4）、第二亲水材料层（5）、聚乙烯膜层（6）和陶瓷涂覆层（7）复合成一个整体，且在该整体外围设置有一圈封锁边（9）；

所述弹性网层（2）由聚乙烯醇树脂材料拉丝后交错编织而成的网状结构；

所述第一亲水材料层（3）和第二亲水材料层（5）为亲水铝箔层，其厚度5-6微米。

2.根据权利要求1所述的一种高亲水性的锂电池隔膜，其特征在于：所述隔膜基层（1）为聚烯烃多孔膜材料，其厚度为12-15微米。

3.根据权利要求2所述的一种高亲水性的锂电池隔膜，其特征在于：所述海绵层（4）的厚度为2-4微米。

4.根据权利要求3所述的一种高亲水性的锂电池隔膜，其特征在于：所述第一亲水材料层（3）和第二亲水材料层（5）上的透液孔（8）的拱起面均朝向海绵层（4），且各透液孔（8）为内外相通结构。

5.根据权利要求4所述的一种高亲水性的锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

S1：将聚乙烯醇树脂材料热熔后，导入挤出机中拉丝，再将拉出的长丝转入纺织机构中交错编织成网状结构的弹性网层（2）；

S2：选取厚度为12-15微米的聚烯烃多孔膜材料作为隔膜基层（1），选取厚度为5-6微米的亲水铝箔层作为第一亲水材料层（3）和第二亲水材料层（5），选取厚度为2-4微米的聚乙烯膜层（6）；

S3：利用打孔机构在第一亲水材料层（3）和第二亲水材料层（5）上打孔，利用异形打孔头开设出内凹的弧形结构的透液孔（8）；

S4：利用切割机切割形成等尺寸的隔膜基层（1）、第一亲水材料层（3）、第二亲水材料层（5）和聚乙烯膜层（6）；

S5：将热胶涂抹在隔膜基层（1）与第一亲水材料层（3）的相对面上，以及隔膜基层（1）与聚乙烯膜层（6）的相对面上，分别将两层弹性网层（2）置于隔膜基层（1）正反两面，并在两面分别盖上第一亲水材料层（3）和聚乙烯膜层（6），叠加好后，高温压制，去除多余胶；

S6：采用所述热胶涂抹和高温压制的方式，依次在第一亲水材料层（3）上贴合海绵层（4），在海绵层（4）上贴合第二亲水材料层（5）；

S7：在聚乙烯膜层（6）表面喷涂一层陶瓷涂料形成陶瓷涂覆层（7），最后在压合状态下，在叠合的隔膜两端封装橡胶结构的封锁边（9），完成隔膜的制备。

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