CN113140865A - 一种提高锂离子电池隔膜浸润性的方法及隔膜浸润性评估方法 - Google Patents
一种提高锂离子电池隔膜浸润性的方法及隔膜浸润性评估方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113140865A CN113140865A CN202110302388.0A CN202110302388A CN113140865A CN 113140865 A CN113140865 A CN 113140865A CN 202110302388 A CN202110302388 A CN 202110302388A CN 113140865 A CN113140865 A CN 113140865A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- diaphragm
- lithium ion
- ion battery
- electrolyte
- wettability
- 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
Links
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 86
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 86
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title description 6
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 65
- 239000004342 Benzoyl peroxide Substances 0.000 claims abstract description 32
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Benzoylperoxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 32
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims abstract description 30
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 14
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 14
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 claims description 13
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 11
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 10
- VYXSBFYARXAAKO-WTKGSRSZSA-N chembl402140 Chemical compound Cl.C1=2C=C(C)C(NCC)=CC=2OC2=C\C(=N/CC)C(C)=CC2=C1C1=CC=CC=C1C(=O)OCC VYXSBFYARXAAKO-WTKGSRSZSA-N 0.000 claims description 7
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 claims description 7
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 5
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 5
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 claims description 4
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 10
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 7
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 7
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 239000005711 Benzoic acid Substances 0.000 description 3
- 235000010233 benzoic acid Nutrition 0.000 description 3
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 229920000306 polymethylpentene Polymers 0.000 description 3
- 239000011116 polymethylpentene Substances 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 2
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 2
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical group CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 150000005678 chain carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005213 imbibition Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000012982 microporous membrane Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000005445 natural material Substances 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- UHUUYVZLXJHWDV-UHFFFAOYSA-N trimethyl(methylsilyloxy)silane Chemical compound C[SiH2]O[Si](C)(C)C UHUUYVZLXJHWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IXSPLXSQNNZJJU-UHFFFAOYSA-N trimethyl(silyloxy)silane Chemical compound C[Si](C)(C)O[SiH3] IXSPLXSQNNZJJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N13/00—Investigating surface or boundary effects, e.g. wetting power; Investigating diffusion effects; Analysing materials by determining surface, boundary, or diffusion effects
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Cell Separators (AREA)
Abstract
本发明涉及锂电池隔膜领域，公开了一种提高锂离子电池隔膜浸润性的方法，将电池隔膜浸泡于过氧化苯甲酰的混合溶液中，其中过氧化苯甲酰的质量浓度为1‑3%，在75‑80℃下浸泡反应45‑90分钟，然后将隔膜置于溶剂中超声清洗，取出后干燥。本发明还公开了一种对所述锂离子电池隔膜进行浸润性评估的方法，基于电解液在水平式隔膜中渗透，根据电解液在隔膜中扩散与时间的关系计算渗透系数。本发明通过采用一种简单的化学处理方法在隔膜内引入含氧基团，在不牺牲理化性能的情况下提高润湿性和电解液吸收率，改善了电池倍率性能；同时设计了一种简单的水平式隔膜对电解液浸润性测量方法，提高测量结果准确性，降低测量成本。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池隔膜领域，尤其涉及一种提高锂离子电池隔膜浸润性的方法及隔膜浸润性评估方法。
背景技术
近年来，为了适应新能源需求，如电动汽车和储能系统，提高锂离子电池性能引起了广泛的研究兴趣，隔膜作为锂离子电池的关键部件，得到了迅速的发展。隔膜的主要作用是将正负极片分开防止短路，同时允许锂离子载流子的快速传输，并尽量减少对电池电化学能量效率产生不利影响的任何过程。锂离子电池高聚物隔膜由多种无机、有机和自然材料制成，通常含有直径大于
的孔，原材料包括无纺布纤维(如尼龙、棉、聚酯、玻璃)、聚合物薄膜(聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等)和天然物质(如橡胶、石棉、木材)。通过干法和湿法制备的聚烯烃多孔膜是目前使用最广泛的锂离子电池隔膜，微孔聚烯烃材料具有强度高、耐酸碱腐蚀性好、生物相容性好等特点，其工业制备较成熟，已广泛应用在锂离子电池中。但是聚烯烃隔膜具有疏水性，对极性有机液体电解液的浸润性很差，导致锂离子电池内阻增加，降低了电池的功率密度，为了优化锂离子电池隔膜，目前采用了多种方法，其中研究最多的是在聚烯烃隔膜表面负载功能化的微孔陶瓷颗粒，但是这一做法增加了隔膜的厚度，不利于电池高能量密度的技术需求。
申请号CN201810057290.1，公开日2020年07月31日的中国专利公开了一种具有高浸润性、高热稳定性的锂电池隔膜的制备方法，所述制备方法为：将基体膜和反应前驱体通过等离子化学沉积的方法将陶瓷粒子沉积在基体膜表面得到具有高浸润性、高热稳定性的锂电池隔膜；其中，所述基体膜为聚甲基戊烯隔膜，所述反应前驱体为正硅酸乙酯、甲硅烷、三甲基二硅氧烷、四甲基二硅氧烷或六甲苯二醚。本发明通过等离子体化学沉积法在自制的高熔点的聚甲基戊烯微孔隔膜上沉积陶瓷粒子，从而制备了一种具有高浸润性、高热稳定性的锂电池隔膜。
该专利通过等离子体化学沉积法在聚甲基戊烯微孔隔膜上沉积陶瓷粒子，虽然沉积层厚度可控，但仍在一定程度上增加了隔膜的厚度，不利于电池高能量密度的技术需求。
申请号CN201910036030.0，公开日2019年05月10日的中国专利公开了一种用于检测电池隔膜吸液速率和保液量的垂直检测方法，该方法操作便捷且实施难度小，其通过截取、垂直浸润等步骤对电池隔膜进行测试，该方法与传统的浸渍法相比，垂直检测运用微孔隔膜的毛细现象，吸收电解液，避免了浸渍方法因为滤纸吸收时间的不确定性影响实验结果，而且，在测试溶液中添加惰性显色剂，可以直观观察不同样本之间的显著差异，提高隔膜测试的时效性，再者，该方法加入了干燥步骤并采用干燥后隔膜样本进行计算，可去除测试溶液中锂盐对隔膜样本的影响，从而可更精确地计算电池隔膜的保液量，进而提高隔膜测试的准确性。
但垂直检测方法忽略了电解液惯性和重力的影响，同时由于电解液蒸发速率通常很高，蒸发过程与吸胀同时发生，这也会增加结果的误差。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种提高锂离子电池隔膜浸润性的方法及隔膜浸润性评估方法。通过简单的化学处理方法在聚烯烃复合隔膜上引入含氧基团，在对隔膜理化性能没有明显影响的同时提高隔膜润湿性和电解液的吸收率；同时设计了一种简单的水平式隔膜对电解液浸润性的测量方法，提高测量结果准确性，降低了测量成本。
本发明的具体技术方案为：一种提高锂离子电池隔膜浸润性的方法，将锂离子电池隔膜浸泡于过氧化苯甲酰的混合溶液中，其中过氧化苯甲酰的质量浓度为1-3％，在75-80℃温度下浸泡反应45-90分钟，然后将隔膜置于所述混合溶液的溶剂中超声清洗，取出后干燥。
过氧化苯甲酰是一种典型的自由基产生剂，具有强的氧化性，在加热条件下分解为苯甲酸根和苯基自由基，聚烯烃隔膜和苯基自由基之间发生化学反应，在聚烯烃隔膜上产生自由基物种以及稳定的苯甲酸和苯甲酸基自由基，苯甲酸基自由基通过偶联反应可以在聚烯烃上形成羰基。通过上述途径，聚烯烃隔膜可以通过简单的过氧化苯甲酰处理进行羰基官能化，但隔膜微观结构不会出现明显变化，因此对孔径和孔隙率等关键结构参数没有明显影响。
本发明通过过氧化苯甲酰的化学处理，将含氧极性官能团羰基引入到聚烯烃隔膜的表面和内部，提高隔膜润湿性和电解液的吸收率。锂离子电池常用的电解液为环状和链状碳酸酯类溶剂，如碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯等具有较强的极性，在含有极性羰基官能团的隔膜表面会有更好的浸润性。
作为优选，所述的溶剂为丙酮、四氢呋喃和二甲基亚砜中的一种。
作为优选，所述的锂离子电池隔膜为聚烯烃隔膜，是PP/PE/PP三层复合膜。
作为优选，所述的锂离子电池隔膜的厚度为15-40μm，孔隙率为40-50％。
作为优选，所述的超声清洗的时间为30-60分钟。既能将隔膜表面多余的过氧化苯甲酰清洗去除，又能保证不破坏隔膜的机械和物理性能。
本发明还提供一种对所述未经处理的锂离子电池隔膜进行浸润性评估的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：分别将锂离子电池隔膜和进行过氧化苯甲酰处理后的隔膜夹在底板和表面膜之间，表面膜上开有一个圆孔；
步骤二：将电解液滴到所述圆孔内的隔膜表面，并开始计时，同时开始记录电解液在隔膜中浸润峰的移动，电解液在隔膜中的扩散记为f(r)，扩散时间记为t，渗透系数记为D；
步骤三：根据下式计算所述渗透系数，
f(r)＝Dt；
步骤四：计算得出渗透系数并进行对比，所述渗透系数的值取决于电解液和隔膜的性能，渗透系数D越大，说明隔膜对电解液的浸润性越好；
步骤五：测量隔膜的理化性能，包括厚度、透气性和孔隙率。
从底部观测浸润过程，在测试时用绿色单色激光器照射电解液，滴入电解液的同时开始记录电解液在隔膜中浸润峰的移动，进而得出电解液在隔膜中的扩散f(r)，渗透系数D的值取决于电解液和隔膜的性能，为了简化处理和分析过程，本发明通过观测f(r)与时间t的关系，比较隔膜的D值。
作为优选，所述底板为透明聚酯树脂基底板，所述表面膜为聚乙烯胶带。隔膜上的表面膜能减少电解液渗透过程中的蒸发，透明的底板有助于直接观察渗透过程，识别电解液的传播。
作为优选，所述的圆孔直径为5-10mm。保证在实验过程中电解液量充足，与隔膜的初始接触面积恒定。
作为优选，所述电解液在隔膜上的扩散时间为15-30s。
作为优选，所述电解液中加入0.5-1％的荧光染料罗丹明6G。该浓度下罗丹明6G对电解液的粘度、电解液与隔膜的接触角没有明显影响，在电解液中加入荧光染料后，方便底视观察，可以更好的判断电解液在隔膜中浸润峰的移动。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过采用一种简单的化学处理方法在聚烯烃复合隔膜内引入含氧基团，在不牺牲机械和物理性能的情况下提高润湿性和电解液吸收率，加速了锂离子在隔膜内部的扩散速率，改善了电池倍率性能；
(2)本发明还设计了一种简单的水平式隔膜对电解液浸润性测量方法，避免了电解液惯性、重力和高蒸发速率对隔膜浸润性的影响，提高测量结果准确性，同时降低了测量成本。
附图说明
图1是本发明实施例8及实施例9提供的隔膜浸润性测量装置侧视图；
图2是本发明实施例8及实施例9提供的隔膜浸润性测量装置俯视图；
图3是本发明实施例8提供的电解液在隔膜中的扩散随时间变化的关系曲线图；
图4是本发明实施例9提供的电解液在隔膜中的扩散随时间变化的关系曲线图。
附图标记为：表面膜1、隔膜2、底板3、电解液4。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。在本发明中所涉及的装置、连接结构和方法，若无特指，均为本领域公知的装置、连接结构和方法。
实施例1
将锂离子电池隔膜浸泡于过氧化苯甲酰的丙酮溶液中，其中锂离子电池隔膜为PP/PE/PP三层复合膜，厚度为15μm，孔隙率为47％，过氧化苯甲酰的质量浓度为1％，在75℃温度下浸泡反应60分钟，然后将隔膜置于丙酮中超声清洗45分钟，取出后放在室温下晾干，置于30℃真空干燥箱中干燥24h。
实施例2
将锂离子电池隔膜浸泡于过氧化苯甲酰的丙酮溶液中，其中锂离子电池隔膜为PP/PE/PP三层复合膜，厚度为15μm，孔隙率为47％，过氧化苯甲酰的质量浓度为2％，在75℃温度下浸泡反应60分钟，然后将隔膜置于丙酮中超声清洗45分钟，取出后放在室温下晾干，置于30℃真空干燥箱中干燥24h。
实施例3
将锂离子电池隔膜浸泡于过氧化苯甲酰的丙酮溶液中，其中锂离子电池隔膜为PP/PE/PP三层复合膜，厚度为15μm，孔隙率为47％，过氧化苯甲酰的质量浓度为3％，在75℃温度下浸泡反应60分钟，然后将隔膜置于丙酮中超声清洗45分钟，取出后放在室温下晾干，置于30℃真空干燥箱中干燥24h。
实施例4
将锂离子电池隔膜浸泡于过氧化苯甲酰的丙酮溶液中，其中锂离子电池隔膜为PP/PE/PP三层复合膜，厚度为15μm，孔隙率为47％，过氧化苯甲酰的质量浓度为2％，在75℃温度下浸泡反应90分钟，然后将隔膜置于丙酮中超声清洗45分钟，取出后放在室温下晾干，置于30℃真空干燥箱中干燥24h。
实施例5
将锂离子电池隔膜浸泡于过氧化苯甲酰的丙酮溶液中，其中锂离子电池隔膜为PP/PE/PP三层复合膜，厚度为15μm，孔隙率为47％，过氧化苯甲酰的质量浓度为2％，在80℃温度下浸泡反应90分钟，然后将隔膜置于丙酮中超声清洗45分钟，取出后放在室温下晾干，置于30℃真空干燥箱中干燥24h。
实施例6
将锂离子电池隔膜浸泡于过氧化苯甲酰的丙酮溶液中，其中锂离子电池隔膜为PP/PE/PP三层复合膜，厚度为40μm，孔隙率为45％，过氧化苯甲酰的质量浓度为2％，在80℃温度下浸泡反应90分钟，然后将隔膜置于丙酮中超声清洗45分钟，取出后放在室温下晾干，置于30℃真空干燥箱中干燥24h。
实施例7
将锂离子电池隔膜浸泡于过氧化苯甲酰的四氢呋喃溶液中，其中锂离子电池隔膜为PP/PE/PP三层复合膜，厚度为40μm，孔隙率为45％，过氧化苯甲酰的质量浓度为2％，在80℃温度下浸泡反应90分钟，然后将隔膜置于丙酮中超声清洗45分钟，取出后放在室温下晾干，置于30℃真空干燥箱中干燥24h。
实施例8
如图1、图2、图3和表1所示：一种对实施例5所述未经处理的锂离子电池隔膜进行浸润性评估的方法，包括如下步骤：
步骤一：分别将实施例5中的锂离子电池隔膜2和进行过氧化苯甲酰处理后的隔膜2夹在底板3和表面膜1之间，表面膜上开有一个圆孔；
具体的，底板3为透明聚酯树脂基底板，表面膜1为聚乙烯胶带，圆孔直径为8mm。
步骤二：将电解液4滴到所述圆孔内的隔膜2表面，并开始计时，同时开始记录电解液4在隔膜2中浸润峰的移动，电解液4在隔膜2中的扩散记为f(r)，扩散时间记为t，渗透系数记为D；
具体的，测量过程由光学相机从俯视、侧视和底视进行观测，为了方便底视观察，在电解液4中加入1％的荧光染料罗丹明6G(该浓度下罗丹明6G对电解液4的粘度、与隔膜2的接触角没有明显影响)，可以更好的判断电解液4在隔膜2中浸润峰的移动。用光学显微镜从底部观测浸润过程，设备安装好后，在测试时用绿色单色激光器照射电解液激活荧光染料，滴入电解液4同时开始记录电解液4在隔膜2中浸润峰的移动。扩散时间为15s，记录过程为：前7秒每1秒钟记录一次扩散f(r)，后8秒每2秒钟记录一次扩散f(r)，并做出扩散随时间变化的关系曲线。
步骤三：根据下式计算所述渗透系数，
f(r)＝Dt；
具体的，为了提高结果准确性，对每一个样品进行了4次测量取平均值。
步骤四：计算得出渗透系数并进行对比，所述渗透系数的值取决于电解液4和隔膜2的性能，渗透系数D越大，说明隔膜2对电解液4的浸润性越好。
步骤五：测量隔膜2的理化性能，包括厚度、透气性和孔隙率。
测试结果显示：厚度为15μm的锂离子电池隔膜在过氧化苯甲酰处理后，f(r)随时间的增加而增加的更快，渗透系数D值是处理前隔膜的2.78倍，通过过氧化苯甲酰化学处理方法可以显著提高隔膜的浸润性，但对其理化性能，如厚度、透气性和孔隙率没有明显影响。
实施例9
如图1、图2、图4和表1所示：一种对实施例6所述未经处理的锂离子电池隔膜进行浸润性评估的方法，包括如下步骤：
步骤一：分别将实施例6中的锂离子电池隔膜2和进行过氧化苯甲酰处理后的隔膜2夹在底板3和表面膜1之间，表面膜上开有一个圆孔；
具体的，底板3为透明聚酯树脂基底板，表面膜1为聚乙烯胶带，圆孔直径为8mm。
步骤二：将电解液4滴到所述圆孔内的隔膜2表面，并开始计时，同时开始记录电解液4在隔膜2中浸润峰的移动，电解液4在隔膜2中的扩散记为f(r)，扩散时间记为t，渗透系数记为D；
具体的，测量过程由光学相机从俯视、侧视和底视进行观测，为了方便底视观察，在电解液4中加入1％的荧光染料罗丹明6G(该浓度下罗丹明6G对电解液4的粘度、与隔膜2的接触角没有明显影响)，可以更好的判断电解液4在隔膜2中浸润峰的移动。用光学显微镜从底部观测浸润过程，设备安装好后，在测试时用绿色单色激光器照射电解液激活荧光染料，滴入电解液4同时开始记录电解液4在隔膜2中浸润峰的移动。扩散时间为30s，记录过程为：前15秒每1秒钟记录一次扩散f(r)，后15秒每2秒钟记录一次扩散f(r)，并做出扩散随时间变化的关系曲线。
步骤三：根据下式计算所述渗透系数，
f(r)＝Dt；
具体的，为了提高结果准确性，对每一个样品进行了4次测量取平均值。
步骤四：计算得出渗透系数并进行对比，所述渗透系数的值取决于电解液4和隔膜2的性能，渗透系数D越大，说明隔膜2对电解液4的浸润性越好。
步骤五：测量隔膜2的理化性能，包括厚度、透气性和孔隙率。
测试结果显示：厚度为40μm的聚烯烃隔膜在过氧化苯甲酰处理后，f(r)随时间的增加而增加的更快，渗透系数D值是处理前隔膜的2.14倍。通过过氧化苯甲酰化学处理方法可以显著提高隔膜的浸润性，但对其理化性能，如厚度、透气性和孔隙率没有明显影响。
表1
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种提高锂离子电池隔膜浸润性的方法，其特征在于：将锂离子电池隔膜浸泡于过氧化苯甲酰的混合溶液中，其中过氧化苯甲酰的质量浓度为1-3%，在75-80℃温度下浸泡反应45-90分钟，然后将隔膜置于所述混合溶液的溶剂中超声清洗，取出后干燥。
2.如权利要求1所述的一种提高锂离子电池隔膜浸润性的方法，其特征在于，所述的溶剂为丙酮、四氢呋喃和二甲基亚砜中的一种。
3.如权利要求1所述的一种提高锂离子电池隔膜浸润性的方法，其特征在于，所述的锂离子电池隔膜为聚烯烃隔膜，是PP/PE/PP三层复合膜。
4.如权利要求3所述的一种提高锂离子电池隔膜浸润性的方法，其特征在于，所述的锂离子电池隔膜的厚度为15-40μm，孔隙率为40-50%。
5.如权利要求1所述的一种提高锂离子电池隔膜浸润性的方法，其特征在于，所述的超声清洗的时间为30-60分钟。
6.一种对权利要求1-5之一所述锂离子电池隔膜进行浸润性评估的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：分别将未经处理的锂离子电池隔膜和进行过氧化苯甲酰处理后的隔膜夹在底板和表面膜之间，表面膜上开有一个圆孔；
步骤二：将电解液滴到所述圆孔内的隔膜表面，并开始计时，同时开始记录电解液在隔膜中浸润峰的移动，电解液在隔膜中的扩散记为f(r)，扩散时间记为t，渗透系数记为D；
步骤三：根据下式计算所述渗透系数，
f(r)=Dt；
步骤四：计算得出渗透系数并进行对比，所述渗透系数的值取决于电解液和隔膜的性能，渗透系数D越大，说明隔膜对电解液的浸润性越好；
步骤五：测量隔膜的理化性能，包括厚度、透气性和孔隙率。
7.如权利要求6所述的一种锂离子电池隔膜浸润性的评估方法，其特征在于，所述底板为透明聚酯树脂基底板，所述表面膜为聚乙烯胶带。
8.如权利要求6所述的一种锂离子电池隔膜浸润性的评估方法，其特征在于，所述的圆孔直径为5-10mm。
9.如权利要求6所述的一种锂离子电池隔膜浸润性的评估方法，其特征在于，所述电解液在隔膜上的扩散时间为15-30s。
10.如权利要求6所述的一种锂离子电池隔膜浸润性的评估方法，其特征在于，所述电解液中加入0.5-1%的荧光染料罗丹明6G。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110302388.0A CN113140865A (zh) | 2021-03-22 | 2021-03-22 | 一种提高锂离子电池隔膜浸润性的方法及隔膜浸润性评估方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110302388.0A CN113140865A (zh) | 2021-03-22 | 2021-03-22 | 一种提高锂离子电池隔膜浸润性的方法及隔膜浸润性评估方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113140865A true CN113140865A (zh) | 2021-07-20 |
Family
ID=76810057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110302388.0A Pending CN113140865A (zh) | 2021-03-22 | 2021-03-22 | 一种提高锂离子电池隔膜浸润性的方法及隔膜浸润性评估方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113140865A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117705650A (zh) * | 2024-02-06 | 2024-03-15 | 深圳海辰储能科技有限公司 | 隔膜浸润性测试方法以及隔膜浸润性测试装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103441229A (zh) * | 2013-07-23 | 2013-12-11 | 清华大学 | 电池隔膜及其制备方法 |
| CN106654123A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-05-10 | 东莞市卓高电子科技有限公司 | 一种含pvdf及其共聚物涂层隔膜的制备方法 |
| CN112461713A (zh) * | 2019-09-06 | 2021-03-09 | 上海恩捷新材料科技有限公司 | 一种锂离子电池隔膜浸润性的测试装置及方法 |
-
2021
- 2021-03-22 CN CN202110302388.0A patent/CN113140865A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103441229A (zh) * | 2013-07-23 | 2013-12-11 | 清华大学 | 电池隔膜及其制备方法 |
| CN106654123A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-05-10 | 东莞市卓高电子科技有限公司 | 一种含pvdf及其共聚物涂层隔膜的制备方法 |
| CN112461713A (zh) * | 2019-09-06 | 2021-03-09 | 上海恩捷新材料科技有限公司 | 一种锂离子电池隔膜浸润性的测试装置及方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| ALI DAVOODABADI: "On electrolyte wetting through lithium-ion battery separators", 《EXTREME MECHANICS LETTERS》 * |
| KI JAE KIM: "Functional separator with lower resistance toward lithium ion transport for enhancing the electrochemical performance of lithium ion batteries", 《JOURNAL OF INDUSTRIAL AND ENGINEERING CHEMISTRY》 * |
| 徐志康，万灵书等: "《中国战略性新兴产业 新材料 高性能分离膜材料》", 31 December 2017 * |
| 陈云，万瑜: "《现代生物医学研究技术实验教程》", 31 January 2019 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117705650A (zh) * | 2024-02-06 | 2024-03-15 | 深圳海辰储能科技有限公司 | 隔膜浸润性测试方法以及隔膜浸润性测试装置 |
| CN117705650B (zh) * | 2024-02-06 | 2024-05-14 | 深圳海辰储能科技有限公司 | 隔膜浸润性测试方法以及隔膜浸润性测试装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20210083253A1 (en) | Polylactam coated separator membranes for lithium ion secondary batteries and related coating formulations | |
| US4438185A (en) | Hydrophilic polymer coated microporous membranes capable of use as a battery separator | |
| CA1169118A (en) | Hydrophilic polymer coated microporous membranes capable of use as a battery separator | |
| Fang et al. | Facile introduction of polyether chains onto polypropylene separators and its application in lithium ion batteries | |
| JP6961626B2 (ja) | ポリマー電解質膜およびその製造方法 | |
| US20150306539A1 (en) | Microporous laminated membrane and method for producing the same | |
| KR20200139769A (ko) | 세퍼레이터를 제조하기 위한 코팅 슬러리, 전기화학 장치용 세퍼레이터 및 이의 제조 방법 | |
| Fang et al. | Improving the wettability and thermal resistance of polypropylene separators with a thin inorganic–organic hybrid layer stabilized by polydopamine for lithium ion batteries | |
| CN112542655A (zh) | 被改进的、被涂层的或被处理的微孔电池隔板、可再充电锂电池、系统 | |
| US10998536B2 (en) | Multilayer nanoporous separator | |
| KR102590182B1 (ko) | 접착제층을 갖는 분리막, 이의 제조방법, 및 이를 갖는 전기화학 장치 | |
| CN110635089B (zh) | 高透气性偏氟乙烯聚合物混涂隔膜的制备方法 | |
| CN108807800A (zh) | 一种有机无机复合锂离子电池隔膜及其制备方法 | |
| CN113140865A (zh) | 一种提高锂离子电池隔膜浸润性的方法及隔膜浸润性评估方法 | |
| Xie et al. | The high performance of polydopamine-coated electrospun poly (ether sulfone) nanofibrous separator for lithium-ion batteries | |
| CN110938228B (zh) | 一种沸石/聚酰亚胺复合膜的制备方法及应用 | |
| Javadi et al. | PVDF/PU blend membrane separator for lithium-ion batteries via non-solvent-induced phase separation (NIPS) | |
| CN115224438A (zh) | 一种复合涂覆锂离子电池聚乙烯隔膜的制备方法 | |
| US20020148774A1 (en) | Asymmetric hydrophilic membrane by grafting | |
| WO2012072940A1 (fr) | Membrane composite conductrice de protons pour piles a combustible | |
| CN111916626B (zh) | 一种交联型聚酰亚胺/芳纶复合隔膜及其制备方法 | |
| CN106816617A (zh) | 一种聚合物复合电解质膜的制备方法 | |
| CN114976488B (zh) | 隔膜及其制备方法、锂离子电池 | |
| Ratri et al. | Effect of Coagulation Bath Composition on Cellulose-Based Polymer Electrolyte Fabricated via Non-Solvent-Induced Phase Separation Method | |
| JP7434860B2 (ja) | 多孔質膜 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20211112 Address after: 311215 No. 855, Jianshe Second Road, economic and Technological Development Zone, Xiaoshan District, Hangzhou City, Zhejiang Province Applicant after: Wanxiang A123 Co.,Ltd. Address before: 311215 No. 855, Jianshe Second Road, Xiaoshan Economic and Technological Development Zone, Xiaoshan District, Hangzhou City, Zhejiang Province Applicant before: Wanxiang A123 Co.,Ltd. Applicant before: WANXIANG GROUP Co.,Ltd. |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210720 |