CN113113727A - 一种锂离子电池隔膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池隔膜，包括微孔膜，所述微孔膜的外侧两壁均涂覆有二氧化硅涂层，所述二氧化硅涂层的外侧壁粘接有芳纶纤维层，所述芳纶纤维层的外侧壁涂覆有陶瓷涂层，一种锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：S1、将聚乙烯原料、成孔剂和添加剂添加进85～110℃的加热容器内加热，二氧化硅涂层的外侧壁粘接芳纶纤维层，然后芳纶纤维层的外侧壁涂覆有陶瓷涂层，陶瓷涂层可以起到防止锂结晶穿破锂电池的聚乙烯隔膜，起到较好的保护作用，芳纶纤维层可以起到二次保护的作用，同时能够起到防静电对锂电池造成影响的作用，解决了聚乙烯隔膜容易被穿透因此使用过程中存在一定隐患的问题，提高锂电池的使用安全性。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池隔膜技术领域，具体为一种锂离子电池隔膜及其制备方法。
背景技术
随着锂离子电池向电动汽车、航空航天、大型仪器仪表和能源储存等动力领域的发展，对电池的综合性能提出了更高的要求，锂离子电池的安全性问题显得尤为重要，尤其是电池内部短路问题。在锂电池、钒电池、锂硫电池等领域的电池用隔膜材料的应用日益广泛，由此，对电池用隔膜材料的需求大大增加，同时由于工作环境的多变和性能要求的差异，特种电池用隔膜材料的需求应运而生。隔膜是锂离子电池中不可或缺的组成部分，其作用是防止正负极接触发生短路，并且为锂离子在电解液中迁移提供通道。现有的电池隔膜多为直接使用聚丙烯或者聚乙烯作为隔膜，在长时间使用的过程中，充电使电池负极的金属表面与锂离子接触会形成结晶，结晶长时间积累之后的长度会刺穿隔膜，现有的电池隔膜多为直接使用聚丙烯或者聚乙烯不能起到有效地防止隔膜被穿透的作用，因此使用过程中存在一定隐患，为此，提出一种锂离子电池隔膜及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子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：一种锂离子电池隔膜，包括微孔膜，所述微孔膜的外侧两壁均涂覆有二氧化硅涂层，所述二氧化硅涂层的外侧壁粘接有芳纶纤维层，所述芳纶纤维层的外侧壁涂覆有陶瓷涂层。
一种锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚乙烯原料、成孔剂和添加剂添加进85～110℃的加热容器内加热，加热0.5～1h之后，挤出时在拉伸应力下形成片晶结构，热处理片晶结构获得硬弹性的聚合物薄膜，然后在60～75℃的温度下拉伸聚合物薄膜，聚合物薄膜形成狭缝状微孔，热定型后制得微孔膜；
S2、分切：微孔膜冷却后，将微孔膜根据生产规格要求裁切为规格标准大小；
S3、准备二氧化硅和乙醇水溶液中，将二氧化硅分散在乙醇水溶液中，得到二氧化硅浆液，然后将二氧化硅浆液喷淋带微孔膜上，放入干燥设备内干燥，使二氧化硅浆液粘附在微孔膜上；
S4、在二氧化硅涂层的一面粘接芳纶，将隔膜翻转之后在另一面的二氧化硅涂层上粘接芳纶；
S5、准备陶瓷粉原料与添加剂，陶瓷粉原料与添加剂混合之后形成浆液，将浆液涂覆在芳纶的表面上，放入干燥设备内干燥，形成陶瓷涂层。
作为本技术方案的进一步优选的：在S1中，添加剂包括水性粘结剂、无机增强粉和表面活性剂。
作为本技术方案的进一步优选的：所述水性粘结剂为聚乙烯醇、甲基纤维素、聚苯乙烯磺酸锂、聚氧化乙烯、骨胶、皮胶、环糊精中的一种或几种。
作为本技术方案的进一步优选的：所述无机增强粉末为二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、勃姆石、磷酸锆、氧化锆、氧化镁中的一种或几种。
作为本技术方案的进一步优选的：所述面活性剂为烷基苯磺酸钠、烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪酸钠、烷基聚氧乙烯醚羧酸钠、烷基磺酸钠中的一种或几种。
作为本技术方案的进一步优选的：在S3中，所述二氧化硅的干燥温度保持在40～50℃。
作为本技术方案的进一步优选的：在S4中，所述芳纶静电纺丝层为1-10μm，芳纶纤维的直径在80-160μm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在微孔膜的外侧两壁均涂覆二氧化硅涂层，二氧化硅涂层的外侧壁粘接芳纶纤维层，然后芳纶纤维层的外侧壁涂覆有陶瓷涂层，陶瓷涂层可以起到防止锂结晶穿破锂电池的聚乙烯隔膜，起到较好的保护作用，芳纶纤维层可以起到二次保护的作用，同时能够起到防静电对锂电池造成影响的作用，解决了聚乙烯隔膜容易被穿透因此使用过程中存在一定隐患的问题，提高锂电池的使用安全性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的制备方法流程图。
图中：1、微孔膜；2、二氧化硅涂层；3、芳纶纤维层；4、陶瓷涂层。
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。
实施例一
请参阅图1和2，本发明提供一种技术方案：一种锂离子电池隔膜，包括微孔膜1，微孔膜1的外侧两壁均涂覆有二氧化硅涂层2，二氧化硅涂层2的外侧壁粘接有芳纶纤维层3，芳纶纤维层3的外侧壁涂覆有陶瓷涂层4。
一种锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚乙烯原料、成孔剂和添加剂添加进85℃的加热容器内加热，加热1h之后，挤出时在拉伸应力下形成片晶结构，热处理片晶结构获得硬弹性的聚合物薄膜，然后在60℃的温度下拉伸聚合物薄膜，聚合物薄膜形成狭缝状微孔，热定型后制得微孔膜；
S2、分切：微孔膜冷却后，将微孔膜根据生产规格要求裁切为规格标准大小；
S3、准备二氧化硅和乙醇水溶液中，将二氧化硅分散在乙醇水溶液中，得到二氧化硅浆液，然后将二氧化硅浆液喷淋带微孔膜上，放入干燥设备内干燥，使二氧化硅浆液粘附在微孔膜上；
S4、在二氧化硅涂层的一面粘接芳纶，将隔膜翻转之后在另一面的二氧化硅涂层上粘接芳纶；
S5、准备陶瓷粉原料与添加剂，陶瓷粉原料与添加剂混合之后形成浆液，将浆液涂覆在芳纶的表面上，放入干燥设备内干燥，形成陶瓷涂层。
本实施例中，具体的：在S1中，添加剂包括水性粘结剂、无机增强粉和表面活性剂。
本实施例中，具体的：水性粘结剂优选为聚乙烯醇、甲基纤维素、聚苯乙烯磺酸锂、聚氧化乙烯、骨胶、皮胶、环糊精中的甲基纤维素。
本实施例中，具体的：无机增强粉末优选为二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、勃姆石、磷酸锆、氧化锆、氧化镁中的二氧化钛。
本实施例中，具体的：面活性剂优选为为烷基苯磺酸钠、烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪酸钠、烷基聚氧乙烯醚羧酸钠、烷基磺酸钠中的烷基磺酸钠。
本实施例中，具体的：在S3中，二氧化硅的干燥温度保持在40℃。
本实施例中，具体的：在S4中，芳纶静电纺丝层为510μm，芳纶纤维的直径在90μm。
实施例二
请参阅图1和2，本发明提供一种技术方案：一种锂离子电池隔膜，包括微孔膜1，微孔膜1的外侧两壁均涂覆有二氧化硅涂层2，二氧化硅涂层2的外侧壁粘接有芳纶纤维层3，芳纶纤维层3的外侧壁涂覆有陶瓷涂层4。
一种锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚乙烯原料、成孔剂和添加剂添加进90℃的加热容器内加热，加热0.7h之后，挤出时在拉伸应力下形成片晶结构，热处理片晶结构获得硬弹性的聚合物薄膜，然后在35℃的温度下拉伸聚合物薄膜，聚合物薄膜形成狭缝状微孔，热定型后制得微孔膜；
S2、分切：微孔膜冷却后，将微孔膜根据生产规格要求裁切为规格标准大小；
S3、准备二氧化硅和乙醇水溶液中，将二氧化硅分散在乙醇水溶液中，得到二氧化硅浆液，然后将二氧化硅浆液喷淋带微孔膜上，放入干燥设备内干燥，使二氧化硅浆液粘附在微孔膜上；
S4、在二氧化硅涂层的一面粘接芳纶，将隔膜翻转之后在另一面的二氧化硅涂层上粘接芳纶；
S5、准备陶瓷粉原料与添加剂，陶瓷粉原料与添加剂混合之后形成浆液，将浆液涂覆在芳纶的表面上，放入干燥设备内干燥，形成陶瓷涂层。
本实施例中，具体的：在S1中，添加剂包括水性粘结剂、无机增强粉和表面活性剂。
本实施例中，具体的：水性粘结剂优选为聚乙烯醇、甲基纤维素、聚苯乙烯磺酸锂、聚氧化乙烯、骨胶、皮胶、环糊精中的聚氧化乙烯。
本实施例中，具体的：无机增强粉末优选为二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、勃姆石、磷酸锆、氧化锆、氧化镁中的磷酸锆。
本实施例中，具体的：面活性剂优选为烷基苯磺酸钠、烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪酸钠、烷基聚氧乙烯醚羧酸钠、烷基磺酸钠中的脂肪酸钠。
本实施例中，具体的：在S3中，二氧化硅的干燥温度保持在45℃。
本实施例中，具体的：在S4中，芳纶静电纺丝层为5μm，芳纶纤维的直径在100μm。
实施例三
请参阅图1和2，本发明提供一种技术方案：一种锂离子电池隔膜，包括微孔膜1，微孔膜1的外侧两壁均涂覆有二氧化硅涂层2，二氧化硅涂层2的外侧壁粘接有芳纶纤维层3，芳纶纤维层3的外侧壁涂覆有陶瓷涂层4。
一种锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚乙烯原料、成孔剂和添加剂添加进90℃的加热容器内加热，加热0.8h之后，挤出时在拉伸应力下形成片晶结构，热处理片晶结构获得硬弹性的聚合物薄膜，然后在70℃的温度下拉伸聚合物薄膜，聚合物薄膜形成狭缝状微孔，热定型后制得微孔膜；
S2、分切：微孔膜冷却后，将微孔膜根据生产规格要求裁切为规格标准大小；
S3、准备二氧化硅和乙醇水溶液中，将二氧化硅分散在乙醇水溶液中，得到二氧化硅浆液，然后将二氧化硅浆液喷淋带微孔膜上，放入干燥设备内干燥，使二氧化硅浆液粘附在微孔膜上；
S4、在二氧化硅涂层的一面粘接芳纶，将隔膜翻转之后在另一面的二氧化硅涂层上粘接芳纶；
S5、准备陶瓷粉原料与添加剂，陶瓷粉原料与添加剂混合之后形成浆液，将浆液涂覆在芳纶的表面上，放入干燥设备内干燥，形成陶瓷涂层。
本实施例中，具体的：在S1中，添加剂包括水性粘结剂、无机增强粉和表面活性剂。
本实施例中，具体的：水性粘结剂优选为聚乙烯醇、甲基纤维素、聚苯乙烯磺酸锂、聚氧化乙烯、骨胶、皮胶、环糊精中的聚苯乙烯磺酸锂和皮胶。
本实施例中，具体的：无机增强粉末优选为二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、勃姆石、磷酸锆、氧化锆、氧化镁中的勃姆石和氧化锆。
本实施例中，具体的：面活性剂优选为烷基苯磺酸钠、烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪酸钠、烷基聚氧乙烯醚羧酸钠、烷基磺酸钠中的烷基聚氧乙烯醚硫酸钠。
本实施例中，具体的：在S3中，二氧化硅的干燥温度保持在45℃。
本实施例中，具体的：在S4中，芳纶静电纺丝层为9μm，芳纶纤维的直径在12μm。
实施例四
请参阅图1和2，本发明提供一种技术方案：一种锂离子电池隔膜，包括微孔膜1，微孔膜1的外侧两壁均涂覆有二氧化硅涂层2，二氧化硅涂层2的外侧壁粘接有芳纶纤维层3，芳纶纤维层3的外侧壁涂覆有陶瓷涂层4。
一种锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚乙烯原料、成孔剂和添加剂添加进110℃的加热容器内加热，加热0.5h之后，挤出时在拉伸应力下形成片晶结构，热处理片晶结构获得硬弹性的聚合物薄膜，然后在60℃的温度下拉伸聚合物薄膜，聚合物薄膜形成狭缝状微孔，热定型后制得微孔膜；
S2、分切：微孔膜冷却后，将微孔膜根据生产规格要求裁切为规格标准大小；
S3、准备二氧化硅和乙醇水溶液中，将二氧化硅分散在乙醇水溶液中，得到二氧化硅浆液，然后将二氧化硅浆液喷淋带微孔膜上，放入干燥设备内干燥，使二氧化硅浆液粘附在微孔膜上；
S4、在二氧化硅涂层的一面粘接芳纶，将隔膜翻转之后在另一面的二氧化硅涂层上粘接芳纶；
S5、准备陶瓷粉原料与添加剂，陶瓷粉原料与添加剂混合之后形成浆液，将浆液涂覆在芳纶的表面上，放入干燥设备内干燥，形成陶瓷涂层。
本实施例中，具体的：在S1中，添加剂包括水性粘结剂、无机增强粉和表面活性剂。
本实施例中，具体的：水性粘结剂优选为聚乙烯醇、甲基纤维素、聚苯乙烯磺酸锂、聚氧化乙烯、骨胶、皮胶、环糊精中的聚氧化乙烯和环糊精。
本实施例中，具体的：无机增强粉末优选为二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、勃姆石、磷酸锆、氧化锆、氧化镁中的氧化锆。
本实施例中，具体的：面活性剂优选为烷基苯磺酸钠、烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪酸钠、烷基聚氧乙烯醚羧酸钠、烷基磺酸钠中的烷基磺酸钠中。
本实施例中，具体的：在S3中，二氧化硅的干燥温度保持在40℃。
本实施例中，具体的：在S4中，芳纶静电纺丝层为10μm，芳纶纤维的直径在160μm。
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 (8)
1.一种锂离子电池隔膜，包括微孔膜(1)，其特征在于：所述微孔膜(1)的外侧两壁均涂覆有二氧化硅涂层(2)，所述二氧化硅涂层(2)的外侧壁粘接有芳纶纤维层(3)，所述芳纶纤维层(3)的外侧壁涂覆有陶瓷涂层(4)。
2.一种锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将聚乙烯原料、成孔剂和添加剂添加进85～110℃的加热容器内加热，加热0.5～1h之后，挤出时在拉伸应力下形成片晶结构，热处理片晶结构获得硬弹性的聚合物薄膜，然后在60～75℃的温度下拉伸聚合物薄膜，聚合物薄膜形成狭缝状微孔，热定型后制得微孔膜；
S2、分切：微孔膜冷却后，将微孔膜根据生产规格要求裁切为规格标准大小；
S3、准备二氧化硅和乙醇水溶液中，将二氧化硅分散在乙醇水溶液中，得到二氧化硅浆液，然后将二氧化硅浆液喷淋带微孔膜上，放入干燥设备内干燥，使二氧化硅浆液粘附在微孔膜上；
S4、在二氧化硅涂层的一面粘接芳纶，将隔膜翻转之后在另一面的二氧化硅涂层上粘接芳纶；
S5、准备陶瓷粉原料与添加剂，陶瓷粉原料与添加剂混合之后形成浆液，将浆液涂覆在芳纶的表面上，放入干燥设备内干燥，形成陶瓷涂层。
3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于：在S1中，添加剂包括水性粘结剂、无机增强粉和表面活性剂。
4.根据权利要求3所述的一种锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于：所述水性粘结剂为聚乙烯醇、甲基纤维素、聚苯乙烯磺酸锂、聚氧化乙烯、骨胶、皮胶、环糊精中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的一种锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于：所述无机增强粉末为二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、勃姆石、磷酸锆、氧化锆、氧化镁中的一种或几种。
6.根据权利要求3所述的一种锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于：所述面活性剂为烷基苯磺酸钠、烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪酸钠、烷基聚氧乙烯醚羧酸钠、烷基磺酸钠中的一种或几种。
7.根据权利要求2所述的一种锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于：在S3中，所述二氧化硅的干燥温度保持在40～50℃。
8.根据权利要求2所述的一种锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于：在S4中，所述芳纶静电纺丝层为1-10μm，芳纶纤维的直径在80-160μm。
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Cited By (2)
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| WO2023128910A1 (en) * | 2021-12-27 | 2023-07-06 | Cukurova Universitesi Rektorlugu | Membrane obtained from bone glue biopolymer by phase inversion for lithium ion batteries |
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| WO2023128910A1 (en) * | 2021-12-27 | 2023-07-06 | Cukurova Universitesi Rektorlugu | Membrane obtained from bone glue biopolymer by phase inversion for lithium ion batteries |
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