CN112582749B - 一种安全锂离子电池隔膜、制备方法及锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种安全锂离子电池隔膜、制备方法及锂离子电池，涉及锂离子电池技术领域；该制备方法包括以下的步骤：S1、水性浆料的制备，将陶瓷材料、氧化镁、导电炭黑以及水性胶混合后搅拌均匀，得到水性浆料；S2、第一薄膜的制备，将反式‑1，4‑聚异戊二烯、顺丁橡胶、导电炭黑以及水溶性盐投入混炼造粒机中，进行混炼，制成记忆材料；将高分子聚合物颗粒与固体材料混合后放入吹膜机中，采用薄膜吹制法将高分子聚合物颗粒和固体材料的混合材料吹制成薄膜，将得到的薄膜过水并烘干后，得到第一薄膜；S3、第二薄膜的制备；S4、锂离子电池隔膜的制备；本发明的有益效果是：能够在温度升高时阻断电解液的反应，达到保护电池的作用。

Description

一种安全锂离子电池隔膜、制备方法及锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，更具体的说，本发明涉及一种安全锂离子电池隔膜、制备方法及锂离子电池。
背景技术
锂离子电池因其比能量大、循环寿命长广泛应用于各种电子产品中，但是随着使用锂离子电池使用量加大，锂离子电池的缺点也渐渐显露出来，最近几年，经常有电池着火的事件被报道出来，给人们的生命财产造成了巨大损害。
因此，锂离子电池在使用过程中发生产生较高热量甚至爆炸一般有两方面原因，其中之一便是正负电极上面产生的锂枝晶刺破隔膜从而导致内部短路，另一方面主要在于当不正确的使用电池时，电池内部产生的反应无法及时阻断，从而导致连续反应，造成危险结果的发生。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种安全锂离子电池隔膜、制备方法及锂离子电池，能够在温度升高时阻止电解液的反应，达到保护电池的作用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种安全锂离子电池隔膜的制备方法，其改进之处在于，该制备方法包括以下的步骤：
S1、水性浆料的制备，将陶瓷材料、氧化镁、导电炭黑以及水性胶混合后搅拌均匀，得到水性浆料；
S2、第一薄膜的制备，将50-60份反式-1，4-聚异戊二烯、20-30份顺丁橡胶、5-10份导电炭黑以及5-10份水溶性盐投入混炼造粒机中，进行混炼，制成粒径为10-20nm的记忆材料；
将记忆材料加入氮化铝和乙醇混合的溶液中，搅拌、抽滤后将混合物烘干，再将烘干后的物质在惰性气体的保护下进行煅烧，得到由氮化铝包覆的固体材料；
将高分子聚合物颗粒与固体材料混合后放入吹膜机中，采用薄膜吹制法将高分子聚合物颗粒和固体材料的混合材料吹制成薄膜，将得到的薄膜过水并烘干后，得到第一薄膜；
S3、第二薄膜的制备，将含卤化合物混合水溶性盐熔融后，吹塑形成薄膜，过水烘干后，得到第二薄膜；
S4、锂离子电池隔膜的制备，将水性浆料涂覆在第一薄膜上，在第一薄膜的表面形成水性浆料层，从而形成第一复合薄膜；将水性浆料涂覆在第二薄膜上，在第二薄膜的表面形成水性浆料层，从而形成第二复合薄膜；
将第一复合薄膜和第二复合薄膜烘干后，将第一复合薄膜上的水性浆料层与第二复合薄膜的水性浆料层复合在一起，得到锂离子电池隔膜。
进一步的，步骤S1中，陶瓷材料为β-锂辉石粉末，其中β-锂辉石粉末为30-40份，氧化镁为20-35份，导电炭黑为5-10份，水性胶为25-45份。
进一步的，所述的水性胶为聚乙烯醇类水性胶黏剂或者水性聚氨酯；所述水性浆料的粘度范围为500-1000cps/25℃。
进一步的，步骤S2中，混炼时的温度为100-130℃，混炼时间为30-60min；混合物烘干的温度为80-100℃，煅烧温度为300-400℃；所述的记忆材料的相变温度为50-80℃。
进一步的，步骤S2和步骤S3中，薄膜过水后，在50-60℃的温度下烘干10-20min。
进一步的，步骤S2中，所述的高分子聚合物颗粒为PP或PET。
进一步的，步骤S2中，氮化铝与乙醇混合后形成浑浊液，氮化铝、乙醇以及记忆材料的重量比为3：6：1
进一步的，步骤S4中，第一复合薄膜和第二复合薄膜的烘干温度为50-100℃，且烘干时间为1-2h。
进一步的，步骤S4中，第一复合薄膜的水性浆料层和第二复合薄膜的水性浆料层的厚度均为250-500nm。
另一方面，本发明还提供了一种安全锂离子电池隔膜，其改进之处在于，包括第一薄膜、第二薄膜以及水性浆料层，所述的第一薄膜通过水性浆料层与第二薄膜相贴合；
所述第一薄膜的内部嵌入有若干固体材料，该固体材料的外部为氮化铝壳体，氮化铝壳体的内部为记忆材料，且记忆材料上形成有孔洞，所述的第一薄膜上具有与记忆材料上的孔洞相连通的第一通孔；所述的第二薄膜上具有贯穿的第二通孔。
在上述的结构中，所述的记忆材料采用50-60份反式-1，4-聚异戊二烯、20-30份顺丁橡胶、5-10份导电炭黑以及5-10份水溶性盐投入混炼造粒机中混炼制成，且记忆材料的粒径为10-20nm。
在上述的结构中，所述的固体材料，采用将记忆材料加入氮化铝和乙醇混合的溶液中，搅拌、抽滤后将混合物烘干，再将烘干后的物质在惰性气体的保护下进行煅烧制成。
在上述的结构中，所述的水性浆料层采用30-40份的β-锂辉石粉末、20-35份的氧化镁、5-10份的导电炭黑以及25-45份水性胶搅拌制成。
另一方面，本发明还提供了一种锂离子电池，其改进之处在于，该锂离子电池的隔膜由所述的安全锂离子电池隔膜的制备方法得到。
本发明的有益效果是：第一薄膜上布满了球状颗粒(即固体材料)，第一薄膜上具有与球状颗粒相连通的第一通孔，并且，固体材料中的记忆材料中具有孔洞。在温度升高时，记忆材料上的孔洞能够自动闭合，阻止电解液进一步反应，从而达到保护电池的作用，而当温度降低时，则打开通道。当温度到达一定温度时，隔膜孔洞自动闭合，阻止锂离子电解液的进一步反应，提高锂离子电池使用的安全性。
附图说明
图1为本发明的一种安全锂离子电池隔膜的制备方法的流程示意图。
图2为本发明的一种安全锂离子电池隔膜的第一复合薄膜的横截面示意图。
图3为本发明的一种安全锂离子电池隔膜的第二复合薄膜的横截面示意图。
图4为本发明的一种安全锂离子电池隔膜的截面示意图。
图5为本发明的一种安全锂离子电池隔膜的固体材料的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
实施例1
参照图1所示，本发明揭示了一种安全锂离子电池隔膜的制备方法，具体的，该方法包括以下的步骤：
S1、水性浆料的制备，将陶瓷材料、氧化镁、导电炭黑以及水性胶混合后搅拌均匀，得到水性浆料；
本实施例中，陶瓷材料为β-锂辉石粉末，其中β-锂辉石粉末为30份，氧化镁为20份，导电炭黑为5份，水性胶为25份；并且，所述的水性胶为聚乙烯醇类水性胶黏剂，采用水作为溶剂，得到的水性浆料的粘度范围为500-1000cps/25℃；
S2、第一薄膜的制备，将50份反式-1，4-聚异戊二烯、20份顺丁橡胶、5份导电炭黑以及5份水溶性盐投入混炼造粒机中，进行混炼，混炼时的温度为100℃，混炼时间为60min，制成粒径为10-20nm的记忆材料，此时，记忆材料的相变温度为60℃，一般情况下，通过此种工艺所制得的记忆材料的相变温度在50-80℃之间；此后，将记忆材料加入氮化铝和乙醇混合的溶液中，搅拌、抽滤后将混合物烘干，烘干的温度为80℃；再将烘干后的物质在惰性气体的保护下进行煅烧，煅烧温度为300℃，得到由氮化铝包覆的固体材料；本实施例中，氮化铝与乙醇混合后形成浑浊液，氮化铝、乙醇以及记忆材料的重量比为3：6：1。
最后，将高分子聚合物颗粒与固体材料混合后放入吹膜机中，采用薄膜吹制法将高分子聚合物颗粒和固体材料的混合材料吹制成薄膜，将得到的薄膜过水并烘干后，得到第一薄膜；在该步骤中，薄膜过水后，在50℃的温度下烘干20min；并且，上述的高分子聚合物颗粒为PP；
在步骤S2中，过水时，记忆材料中的水溶性盐溶于水后，在记忆材料内形成孔洞，由于记忆材料的相变温度一般在50-80℃之间，当温度升高到这个区间时，记忆材料会发生一定的形变，从而将记忆材料内部的孔洞闭合；当温度降低时，记忆材料则会返回至原来的状态，因此当电池由于不正确的使用或者其他原因导致电池温度过高时，记忆材料会自动将隔膜封闭，从而阻断正负极的锂离子交换，达到阻断反应的目的，而待温度到达正常水平时，形状记忆材料又会自动恢复，此时锂离子电池能够正常使用。
S3、第二薄膜的制备，将含卤化合物混合水溶性盐熔融后，吹塑形成薄膜，过水烘干后，得到第二薄膜，在该步骤中，薄膜过水后，在50℃的温度下烘干20min，并且，过水后，水溶性盐溶解，从而在第二薄膜上形成细小的通孔；
S4、锂离子电池隔膜的制备，将水性浆料涂覆在第一薄膜10上，在第一薄膜10的表面形成水性浆料层30，从而形成第一复合薄膜40，其结构如图2所示；将水性浆料涂覆在第二薄膜20上，在第二薄膜20的表面形成水性浆料层30，从而形成第二复合薄膜50，其结构如图3所示；第一复合薄膜40的水性浆料层30和第二复合薄膜50的水性浆料层30的厚度均为250nm；
将第一复合薄膜40和第二复合薄膜50烘干后，将第一复合薄膜40上的水性浆料层30与第二复合薄膜50的水性浆料层30复合在一起，得到锂离子电池隔膜，其结构如图4所示。在该步骤中，第一复合薄膜40和第二复合薄膜50的烘干温度为50℃，且烘干时间为2h。
如图4、图5所示，本发明还提供了一种安全锂离子电池隔膜，包括第一薄膜10、第二薄膜20以及水性浆料层30，所述的第一薄膜10通过水性浆料层30与第二薄膜20相贴合；如图5所示，所述第一薄膜10的内部嵌入有若干固体材料101，该固体材料101的外部为氮化铝壳体102，氮化铝壳体102的内部为记忆材料103，且记忆材料103上形成有孔洞，所述的第一薄膜10上具有与记忆材料103上的孔洞相连通的第一通孔；所述的第二薄膜20上具有贯穿的第二通孔。
其中，本实施例中，所述的记忆材料103采用50份反式-1，4-聚异戊二烯、20份顺丁橡胶、5份导电炭黑以及5份水溶性盐投入混炼造粒机中混炼制成，且记忆材料103的粒径为10-20nm。进一步的，所述的固体材料101，采用将记忆材料103将入氮化铝和乙醇混合的溶液中，搅拌、抽滤后将混合物烘干，再将烘干后的物质在惰性气体的保护下进行煅烧制成。上述的实施例中，所述的水性浆料层30采用30份的β-锂辉石粉末、20份的氧化镁、5份的导电炭黑以及25份水性胶搅拌制成。通过设置的水性浆料层30，其中的β-锂辉石粉末为陶瓷材料，增加了隔膜的强度，避免了正负极上面产生的锂枝晶刺破隔膜所产生的的短路危险。
基于此，本发明的一种安全锂离子电池隔膜，第一薄膜10上布满了球状颗粒(即固体材料101)，第一薄膜10上具有与球状颗粒相连通的第一通孔，并且，固体材料101中的记忆材料103中具有孔洞。在温度升高时，记忆材料103上的孔洞能够自动闭合，阻止电解液进一步反应，从而达到保护电池的作用，而当温度降低时，则打开通道。当温度到达一定温度时，隔膜孔洞自动闭合，阻止锂离子电解液的进一步反应，同时防止正负极极片上面的锂枝晶刺破隔膜从而造成短路。
另外，本发明还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池的隔膜由所述的安全锂离子电池隔膜的制备方法得到。
实施例2
参照图1所示，本发明揭示了一种安全锂离子电池隔膜的制备方法，具体的，该方法包括以下的步骤：
S1、水性浆料的制备，将陶瓷材料、氧化镁、导电炭黑以及水性胶混合后搅拌均匀，得到水性浆料；
本实施例中，陶瓷材料为β-锂辉石粉末，其中β-锂辉石粉末为40份，氧化镁为35份，导电炭黑为10份，水性胶为45份；并且，所述的水性胶为水性聚氨酯，采用水作为溶剂，得到的水性浆料的粘度范围为500-1000cps/25℃；
S2、第一薄膜的制备，将60份反式-1，4-聚异戊二烯、30份顺丁橡胶、10份导电炭黑以及10份水溶性盐投入混炼造粒机中，进行混炼，混炼时的温度为130℃，混炼时间为30min，制成粒径为10-20nm的记忆材料，此时，记忆材料的相变温度为51℃，一般情况下，通过此种工艺所制得的记忆材料的相变温度在50-80℃之间；此后，将记忆材料加入氮化铝和乙醇混合的溶液中，搅拌、抽滤后将混合物烘干，烘干的温度为100℃；再将烘干后的物质在惰性气体的保护下进行煅烧，煅烧温度为400℃，得到由氮化铝包覆的固体材料；本实施例中，氮化铝与乙醇混合后形成浑浊液，氮化铝、乙醇以及记忆材料的重量比为3：6：1。
最后，将高分子聚合物颗粒与固体材料混合后放入吹膜机中，采用薄膜吹制法将高分子聚合物颗粒和固体材料的混合材料吹制成薄膜，将得到的薄膜过水并烘干后，得到第一薄膜；在该步骤中，薄膜过水后，在60℃的温度下烘干10min；并且，上述的高分子聚合物颗粒为PET；
在步骤S2中，过水时，记忆材料中的水溶性盐溶于水后，在记忆材料内形成孔洞，由于记忆材料的相变温度一般在50-80℃之间，当温度升高到这个区间时，记忆材料会发生一定的形变，从而将记忆材料内部的孔洞闭合；当温度降低时，记忆材料则会返回至原来的状态，因此当电池由于不正确的使用或者其他原因导致电池温度过高时，记忆材料会自动将隔膜封闭，从而阻断正负极的锂离子交换，达到阻断反应的目的，而待温度到达正常水平时，形状记忆材料又会自动恢复，此时锂离子电池能够正常使用。
S3、第二薄膜的制备，将含卤化合物混合水溶性盐熔融后，吹塑形成薄膜，过水烘干后，得到第二薄膜，在该步骤中，薄膜过水后，在60℃的温度下烘干10min；
S4、锂离子电池隔膜的制备，将水性浆料涂覆在第一薄膜10上，在第一薄膜10的表面形成水性浆料层30，从而形成第一复合薄膜40，其结构如图2所示；将水性浆料涂覆在第二薄膜20上，在第二薄膜20的表面形成水性浆料层30，从而形成第二复合薄膜50，其结构如图3所示；第一复合薄膜40的水性浆料层30和第二复合薄膜50的水性浆料层30的厚度均为500nm；
将第一复合薄膜40和第二复合薄膜50烘干后，将第一复合薄膜40上的水性浆料层30与第二复合薄膜50的水性浆料层30复合在一起，得到锂离子电池隔膜，其结构如图4所示。在该步骤中，第一复合薄膜40和第二复合薄膜50的烘干温度为100℃，且烘干时间为1h。
如图4、图5所示，本发明还提供了一种安全锂离子电池隔膜，包括第一薄膜10、第二薄膜20以及水性浆料层30，所述的第一薄膜10通过水性浆料层30与第二薄膜20相贴合；如图5所示，所述第一薄膜10的内部嵌入有若干固体材料101，该固体材料101的外部为氮化铝壳体102，氮化铝壳体102的内部为记忆材料103，且记忆材料103上形成有孔洞，所述的第一薄膜10上具有与记忆材料103上的孔洞相连通的第一通孔；所述的第二薄膜20上具有贯穿的第二通孔。
其中，本实施例中，所述的记忆材料103采用60份反式-1，4-聚异戊二烯、30份顺丁橡胶、10份导电炭黑以及10份水溶性盐投入混炼造粒机中混炼制成，且记忆材料103的粒径为10-20nm。进一步的，所述的固体材料101，采用将记忆材料103将入氮化铝和乙醇混合的溶液中，搅拌、抽滤后将混合物烘干，再将烘干后的物质在惰性气体的保护下进行煅烧制成。上述的实施例中，所述的水性浆料层30采用40份的β-锂辉石粉末、35份的氧化镁、10份的导电炭黑以及45份水性胶搅拌制成。通过设置的水性浆料层30，其中的β-锂辉石粉末为陶瓷材料，增加了隔膜的强度，避免了正负极上面产生的锂枝晶刺破隔膜所产生的的短路危险。
基于此，本发明的一种安全锂离子电池隔膜，第一薄膜10上布满了球状颗粒(即固体材料101)，第一薄膜10上具有与球状颗粒相连通的第一通孔，并且，固体材料101中的记忆材料103中具有孔洞。在温度升高时，记忆材料103上的孔洞能够自动闭合，阻止电解液进一步反应，从而达到保护电池的作用，而当温度降低时，则打开通道。当温度到达一定温度时，隔膜孔洞自动闭合，阻止锂离子电解液的进一步反应，同时防止正负极极片上面的锂枝晶刺破隔膜从而造成短路。
另外，本发明还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池的隔膜由所述的安全锂离子电池隔膜的制备方法得到。
实施例3
参照图1所示，本发明揭示了一种安全锂离子电池隔膜的制备方法，具体的，该方法包括以下的步骤：
S1、水性浆料的制备，将陶瓷材料、氧化镁、导电炭黑以及水性胶混合后搅拌均匀，得到水性浆料；
本实施例中，陶瓷材料为β-锂辉石粉末，其中β-锂辉石粉末为35份，氧化镁为30份，导电炭黑为7份，水性胶为35份；并且，所述的水性胶为聚乙烯醇类水性胶黏剂，采用水作为溶剂，得到的水性浆料的粘度范围为500-1000cps/25℃；
S2、第一薄膜的制备，将55份反式-1，4-聚异戊二烯、25份顺丁橡胶、7份导电炭黑以及7份水溶性盐投入混炼造粒机中，进行混炼，混炼时的温度为120℃，混炼时间为45min，制成粒径为10-20nm的记忆材料，此时，记忆材料的相变温度为70℃，一般情况下，通过此种工艺所制得的记忆材料的相变温度在50-80℃之间；此后，将记忆材料加入氮化铝和乙醇混合的溶液中，搅拌、抽滤后将混合物烘干，烘干的温度为90℃；再将烘干后的物质在惰性气体的保护下进行煅烧，煅烧温度为350℃，得到由氮化铝包覆的固体材料；本实施例中，氮化铝与乙醇混合后形成浑浊液，氮化铝、乙醇以及记忆材料的重量比为3：6：1。
最后，将高分子聚合物颗粒与固体材料混合后放入吹膜机中，采用薄膜吹制法将高分子聚合物颗粒和固体材料的混合材料吹制成薄膜，将得到的薄膜过水并烘干后，得到第一薄膜；在该步骤中，薄膜过水后，在55℃的温度下烘30min；并且，上述的高分子聚合物颗粒为PP；
在步骤S2中，过水时，记忆材料中的水溶性盐溶于水后，在记忆材料内形成孔洞，由于记忆材料的相变温度一般在50-80℃之间，当温度升高到这个区间时，记忆材料会发生一定的形变，从而将记忆材料内部的孔洞闭合；当温度降低时，记忆材料则会返回至原来的状态，因此当电池由于不正确的使用或者其他原因导致电池温度过高时，记忆材料会自动将隔膜封闭，从而阻断正负极的锂离子交换，达到阻断反应的目的，而待温度到达正常水平时，形状记忆材料又会自动恢复，此时锂离子电池能够正常使用。
S3、第二薄膜的制备，将含卤化合物混合水溶性盐熔融后，吹塑形成薄膜，过水烘干后，得到第二薄膜，在该步骤中，薄膜过水后，在55℃的温度下烘干15min；
S4、锂离子电池隔膜的制备，将水性浆料涂覆在第一薄膜10上，在第一薄膜10的表面形成水性浆料层30，从而形成第一复合薄膜40，其结构如图2所示；将水性浆料涂覆在第二薄膜20上，在第二薄膜20的表面形成水性浆料层30，从而形成第二复合薄膜50，其结构如图3所示；第一复合薄膜40的水性浆料层30和第二复合薄膜50的水性浆料层30的厚度均为375nm；
将第一复合薄膜40和第二复合薄膜50烘干后，将第一复合薄膜40上的水性浆料层30与第二复合薄膜50的水性浆料层30复合在一起，得到锂离子电池隔膜，其结构如图4所示。在该步骤中，第一复合薄膜40和第二复合薄膜50的烘干温度为75℃，且烘干时间为1.5h。
如图4、图5所示，本发明还提供了一种安全锂离子电池隔膜，包括第一薄膜10、第二薄膜20以及水性浆料层30，所述的第一薄膜10通过水性浆料层30与第二薄膜20相贴合；如图5所示，所述第一薄膜10的内部嵌入有若干固体材料101，该固体材料101的外部为氮化铝壳体102，氮化铝壳体102的内部为记忆材料103，且记忆材料103上形成有孔洞，所述的第一薄膜10上具有与记忆材料103上的孔洞相连通的第一通孔；所述的第二薄膜20上具有贯穿的第二通孔。
其中，本实施例中，所述的记忆材料103采用55份反式-1，4-聚异戊二烯、25份顺丁橡胶、7份导电炭黑以及7份水溶性盐投入混炼造粒机中混炼制成，且记忆材料103的粒径为10-20nm。进一步的，所述的固体材料101，采用将记忆材料103将入氮化铝和乙醇混合的溶液中，搅拌、抽滤后将混合物烘干，再将烘干后的物质在惰性气体的保护下进行煅烧制成。上述的实施例中，所述的水性浆料层30采用35份的β-锂辉石粉末、30份的氧化镁、7份的导电炭黑以及35份水性胶搅拌制成。通过设置的水性浆料层30，其中的β-锂辉石粉末为陶瓷材料，增加了隔膜的强度，避免了正负极上面产生的锂枝晶刺破隔膜所产生的的短路危险，且不影响锂离子自由从较薄的水性浆料层通过。
基于此，本发明的一种安全锂离子电池隔膜，第一薄膜10上布满了球状颗粒(即固体材料101)，第一薄膜10上具有与球状颗粒相连通的第一通孔，并且，固体材料101中的记忆材料103中具有孔洞。在温度升高时，记忆材料103上的孔洞能够自动闭合，阻止电解液进一步反应，从而达到保护电池的作用，而当温度降低时，则打开通道。当温度到达一定温度时，隔膜孔洞自动闭合，阻止锂离子电解液的进一步反应，同时防止正负极极片上面的锂枝晶刺破隔膜从而造成短路。
另外，本发明还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池的隔膜由所述的安全锂离子电池隔膜的制备方法得到。
实施例4
参照图1所示，本发明揭示了一种安全锂离子电池隔膜的制备方法，具体的，该方法包括以下的步骤：
S1、水性浆料的制备，将陶瓷材料、氧化镁、导电炭黑以及水性胶混合后搅拌均匀，得到水性浆料；
本实施例中，陶瓷材料为β-锂辉石粉末，其中β-锂辉石粉末为32份，氧化镁为35份，导电炭黑为10份，水性胶为30份；并且，所述的水性胶为水性聚氨酯，采用水作为溶剂，得到的水性浆料的粘度范围为500-1000cps/25℃；
S2、第一薄膜的制备，将58份反式-1，4-聚异戊二烯、28份顺丁橡胶、10份导电炭黑以及10份水溶性盐投入混炼造粒机中，进行混炼，混炼时的温度为130℃，混炼时间为30min，制成粒径为10-20nm的记忆材料，此时，记忆材料的相变温度为53℃，一般情况下，通过此种工艺所制得的记忆材料的相变温度在50-80℃之间；此后，将记忆材料加入氮化铝和乙醇混合的溶液中，搅拌、抽滤后将混合物烘干，烘干的温度为100℃；再将烘干后的物质在惰性气体的保护下进行煅烧，煅烧温度为400℃，得到由氮化铝包覆的固体材料；本实施例中，氮化铝与乙醇混合后形成浑浊液，氮化铝、乙醇以及记忆材料的重量比为3：6：1。
最后，将高分子聚合物颗粒与固体材料混合后放入吹膜机中，采用薄膜吹制法将高分子聚合物颗粒和固体材料的混合材料吹制成薄膜，将得到的薄膜过水并烘干后，得到第一薄膜；在该步骤中，薄膜过水后，在60℃的温度下烘干10min；并且，上述的高分子聚合物颗粒为PET；
在步骤S2中，过水时，记忆材料中的水溶性盐溶于水后，在记忆材料内形成孔洞，由于记忆材料的相变温度一般在50-80℃之间，当温度升高到这个区间时，记忆材料会发生一定的形变，从而将记忆材料内部的孔洞闭合；当温度降低时，记忆材料则会返回至原来的状态，因此当电池由于不正确的使用或者其他原因导致电池温度过高时，记忆材料会自动将隔膜封闭，从而阻断正负极的锂离子交换，达到阻断反应的目的，而待温度到达正常水平时，形状记忆材料又会自动恢复，此时锂离子电池能够正常使用。
S3、第二薄膜的制备，将含卤化合物混合水溶性盐熔融后，吹塑形成薄膜，过水烘干后，得到第二薄膜，在该步骤中，薄膜过水后，在60℃的温度下烘干10min；
S4、锂离子电池隔膜的制备，将水性浆料涂覆在第一薄膜10上，在第一薄膜10的表面形成水性浆料层30，从而形成第一复合薄膜40，其结构如图2所示；将水性浆料涂覆在第二薄膜20上，在第二薄膜20的表面形成水性浆料层30，从而形成第二复合薄膜50，其结构如图3所示；第一复合薄膜40的水性浆料层30和第二复合薄膜50的水性浆料层30的厚度均为500nm；
将第一复合薄膜40和第二复合薄膜50烘干后，将第一复合薄膜40上的水性浆料层30与第二复合薄膜50的水性浆料层30复合在一起，得到锂离子电池隔膜，其结构如图4所示。在该步骤中，第一复合薄膜40和第二复合薄膜50的烘干温度为100℃，且烘干时间为1h。
如图4、图5所示，本发明还提供了一种安全锂离子电池隔膜，包括第一薄膜10、第二薄膜20以及水性浆料层30，所述的第一薄膜10通过水性浆料层30与第二薄膜20相贴合；如图5所示，所述第一薄膜10的内部嵌入有若干固体材料101，该固体材料101的外部为氮化铝壳体102，氮化铝壳体102的内部为记忆材料103，且记忆材料103上形成有孔洞，所述的第一薄膜10上具有与记忆材料103上的孔洞相连通的第一通孔；所述的第二薄膜20上具有贯穿的第二通孔。
其中，本实施例中，所述的记忆材料103采用58份反式-1，4-聚异戊二烯、28份顺丁橡胶、10份导电炭黑以及10份水溶性盐投入混炼造粒机中混炼制成，且记忆材料103的粒径为10-20nm。进一步的，所述的固体材料101，采用将记忆材料103将入氮化铝和乙醇混合的溶液中，搅拌、抽滤后将混合物烘干，再将烘干后的物质在惰性气体的保护下进行煅烧制成。上述的实施例中，所述的水性浆料层30采用32份的β-锂辉石粉末、35份的氧化镁、10份的导电炭黑以及30份水性胶搅拌制成。通过设置的水性浆料层30，其中的β-锂辉石粉末为陶瓷材料，增加了隔膜的强度，避免了正负极上面产生的锂枝晶刺破隔膜所产生的的短路危险。
基于此，本发明的一种安全锂离子电池隔膜，第一薄膜10上布满了球状颗粒(即固体材料101)，第一薄膜10上具有与球状颗粒相连通的第一通孔，并且，固体材料101中的记忆材料103中具有孔洞。在温度升高时，记忆材料103上的孔洞能够自动闭合，阻止电解液进一步反应，从而达到保护电池的作用，而当温度降低时，则打开通道。当温度到达一定温度时，隔膜孔洞自动闭合，阻止锂离子电解液的进一步反应，同时防止正负极极片上面的锂枝晶刺破隔膜从而造成短路。
另外，结合上述的实施例1-4，将本发明制得的安全锂离子电池隔膜与现有技术中采购的隔膜进行对比。
对比例的隔膜：采用市售的普通隔膜，隔膜的孔隙率为85％，孔径为50％,材质为PP膜。
实施例的隔膜：采用实施例1-4中提供的锂离子电池隔膜。
对比例隔膜的锂离子电池的制备：将石墨、PVDF、乙酸正丁酯按照配比2:1:2混合制成负极活性浆料，涂覆在镀有金属铜的导电薄膜上，该导电薄膜厚度为3um，其两面均镀有1um的铜层，得到负极极片，将磷酸铁锂、PVDF、以及乙酸乙酯按照5:2:3配比制成正极活性材料，将正极活性材料涂覆在镀有金属铝的薄膜上面，此处的薄膜厚度也为3um，镀覆在薄膜双面的铝层也为1um，隔膜采用孔隙率在85％，孔径为50nm的聚乙烯膜，电解质由1.0MLiPF6的EC+DMC+EMC溶液，所有组装均在手套箱里进行。
实施例的锂离子电池的制备：实施例的制备与对比例其他完全相同，唯一不同之处在于所使用的隔膜为本发明所提供的隔膜。
过冲测试：将上述实施例和对比例所得电池以3C倍率恒流充电到5V记录电池状态。实验结果如下：
样品 3C—5C过充测试
对比例1 冒烟
对比例2 冒烟
对比例3 着火
对比例4 冒烟
实施例1 无着火、冒烟等现象
实施例2 无着火、冒烟等现象
实施例3 无着火、冒烟等现象
实施例4 无着火、冒烟等现象
另外，本发明还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池的隔膜由所述的安全锂离子电池隔膜的制备方法得到。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (11)

1.一种安全锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下的步骤：
S1、水性浆料的制备，将陶瓷材料、氧化镁、导电炭黑以及水性胶混合后搅拌均匀，得到水性浆料；
步骤S1中，陶瓷材料为β-锂辉石粉末，其中β-锂辉石粉末为30-40份，氧化镁为20-35份，导电炭黑为5-10份，水性胶为25-45份；
S2、第一薄膜的制备，将50-60份反式-1，4-聚异戊二烯、20-30份顺丁橡胶、5-10份导电炭黑以及5-10份水溶性盐投入混炼造粒机中，进行混炼，制成粒径为10-20nm的记忆材料；
将记忆材料加入氮化铝和乙醇混合的溶液中，搅拌、抽滤后将混合物烘干，再将烘干后的物质在惰性气体的保护下进行煅烧，得到由氮化铝包覆的固体材料；
将高分子聚合物颗粒与固体材料混合后放入吹膜机中，采用薄膜吹制法将高分子聚合物颗粒和固体材料的混合材料吹制成薄膜，将得到的薄膜过水并烘干后，得到第一薄膜；
步骤S2中，氮化铝与乙醇混合后形成浑浊液，氮化铝、乙醇以及记忆材料的重量比为3：6：1；
S3、第二薄膜的制备，将含卤化合物混合水溶性盐熔融后，吹塑形成薄膜，过水烘干后，得到第二薄膜；
S4、锂离子电池隔膜的制备，将水性浆料涂覆在第一薄膜上，在第一薄膜的表面形成水性浆料层，从而形成第一复合薄膜；将水性浆料涂覆在第二薄膜上，在第二薄膜的表面形成水性浆料层，从而形成第二复合薄膜；
将第一复合薄膜和第二复合薄膜烘干后，将第一复合薄膜上的水性浆料层与第二复合薄膜的水性浆料层复合在一起，得到锂离子电池隔膜。
2.根据权利要求1所述的一种安全锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述的水性胶为聚乙烯醇类水性胶黏剂或者水性聚氨酯；所述水性浆料的粘度范围为500-1000cps/25℃。
3.根据权利要求1所述的一种安全锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，步骤S2中，混炼时的温度为100-130℃，混炼时间为30-60min；混合物烘干的温度为80-100℃，煅烧温度为300-400℃；所述的记忆材料的相变温度为50-80℃。
4.根据权利要求1所述的一种安全锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，步骤S2和步骤S3中，薄膜过水后，在50-60℃的温度下烘干10-20min。
5.根据权利要求1所述的一种安全锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述的高分子聚合物颗粒为PP或PET。
6.根据权利要求1所述的一种安全锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，步骤S4中，第一复合薄膜和第二复合薄膜的烘干温度为50-100℃，且烘干时间为1-2h。
7.根据权利要求1所述的一种安全锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，步骤S4中，第一复合薄膜的水性浆料层和第二复合薄膜的水性浆料层的厚度均为250-500nm。
8.一种安全锂离子电池隔膜，其特征在于，该安全锂离子电池隔膜由权利要求1至7中任一所述的安全锂离子电池隔膜的制备方法得到，包括第一薄膜、第二薄膜以及水性浆料层，所述的第一薄膜通过水性浆料层与第二薄膜相贴合；
所述第一薄膜的内部嵌入有若干固体材料，该固体材料的外部为氮化铝壳体，氮化铝壳体的内部为记忆材料，且记忆材料上形成有孔洞，所述的第一薄膜上具有与记忆材料上的孔洞相连通的第一通孔；所述的第二薄膜上具有贯穿的第二通孔；
所述的水性浆料层采用30-40份的β-锂辉石粉末、20-35份的氧化镁、5-10份的导电炭黑以及25-45份水性胶搅拌制成；
氮化铝与乙醇混合后形成浑浊液，氮化铝、乙醇以及记忆材料的重量比为3：6：1。
9.根据权利要求8所述的一种安全锂离子电池隔膜，其特征在于，所述的记忆材料采用50-60份反式-1，4-聚异戊二烯、20-30份顺丁橡胶、5-10份导电炭黑以及5-10份水溶性盐投入混炼造粒机中混炼制成，且记忆材料的粒径为10-20nm。
10.根据权利要求9所述的一种安全锂离子电池隔膜，其特征在于，所述的固体材料，采用将记忆材料加入氮化铝和乙醇混合的溶液中，搅拌、抽滤后将混合物烘干，再将烘干后的物质在惰性气体的保护下进行煅烧制成。
11.一种锂离子电池，其特征在于，该锂离子电池的隔膜由权利要求1-7任一项所述的安全锂离子电池隔膜的制备方法得到。
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