CN113328207A - 锂离子电池复合隔膜及其制备方法 - Google Patents
锂离子电池复合隔膜及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113328207A CN113328207A CN202110615544.9A CN202110615544A CN113328207A CN 113328207 A CN113328207 A CN 113328207A CN 202110615544 A CN202110615544 A CN 202110615544A CN 113328207 A CN113328207 A CN 113328207A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- parts
- diaphragm
- lithium ion
- ion battery
- coating
- 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 57
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 57
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 82
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 82
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 57
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 43
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000013543 active substance Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 claims description 23
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 15
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 14
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 14
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 13
- 229920005569 poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) Polymers 0.000 claims description 13
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 12
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 11
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 10
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 9
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 8
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- 229910000572 Lithium Nickel Cobalt Manganese Oxide (NCM) Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 5
- 239000004760 aramid Substances 0.000 claims description 4
- 229920001485 poly(butyl acrylate) polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 4
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims description 4
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 3
- PFYQFCKUASLJLL-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni].[Li] Chemical compound [Co].[Ni].[Li] PFYQFCKUASLJLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZTOZIUYGNMLJES-UHFFFAOYSA-K [Li+].[C+4].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O Chemical compound [Li+].[C+4].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O ZTOZIUYGNMLJES-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- FBDMTTNVIIVBKI-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Mn+2].[Co+2].[Ni+2].[Li+] Chemical compound [O-2].[Mn+2].[Co+2].[Ni+2].[Li+] FBDMTTNVIIVBKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 claims description 3
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 claims description 3
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 3
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 claims description 3
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 claims description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 3
- 229910002102 lithium manganese oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido-oxo-(oxomanganiooxy)manganese Chemical compound [Li+].[O-][Mn](=O)O[Mn]=O VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 6
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 20
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 20
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 14
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 9
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 9
- 229910052493 LiFePO4 Inorganic materials 0.000 description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910010710 LiFePO Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 4
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 3
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 3
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 3
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910012820 LiCoO Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 2
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 102000004310 Ion Channels Human genes 0.000 description 1
- 229910032387 LiCoO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013716 LiNi Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000006255 coating slurry Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A dialuminum;hexamagnesium;carbonate;hexadecahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[O-]C([O-])=O GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A 0.000 description 1
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000010294 electrolyte impregnation Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000005007 epoxy-phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 229910001701 hydrotalcite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960001545 hydrotalcite Drugs 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920005638 polyethylene monopolymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920005606 polypropylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
- RNWHGQJWIACOKP-UHFFFAOYSA-N zinc;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Zn+2] RNWHGQJWIACOKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/446—Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
- C08J7/04—Coating
- C08J7/0427—Coating with only one layer of a composition containing a polymer binder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
- C08J7/04—Coating
- C08J7/044—Forming conductive coatings; Forming coatings having anti-static properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D127/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D127/02—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C09D127/12—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
- C09D127/16—Homopolymers or copolymers of vinylidene fluoride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/24—Electrically-conducting paints
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/60—Additives non-macromolecular
- C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
- H01M50/451—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising layers of only organic material and layers containing inorganic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2323/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
- C08J2323/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
- C08J2323/10—Homopolymers or copolymers of propene
- C08J2323/12—Polypropene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2427/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers
- C08J2427/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08J2427/12—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
- C08J2427/16—Homopolymers or copolymers of vinylidene fluoride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/32—Phosphorus-containing compounds
- C08K2003/321—Phosphates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/001—Conductive additives
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
本发明涉及锂离子电池复合隔膜及其制备方法，属于锂离子电池隔膜技术领域。本发明解决的技术问题是提供一种能够提高电池能量密度的锂离子电池复合隔膜。该复合隔膜包括基膜以及涂覆于基膜上的涂层，所述涂层包括以下重量份的组分：聚合物基材5～90份，0份＜正极活性物质≤97份，导电剂0.5～5份。本发明首次尝试以电极活性物质代替惰性涂层，在隔膜上涂覆正极材料涂层，不仅可以起到传统隔膜陶瓷层的作用，还可以增加隔膜与正极间的界面稳定性和兼容性，在不降低安全性的前提下，使得隔膜里的活性物质可以为电池贡献能量，得到性能更加优异的电池隔膜。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池复合隔膜及其制备方法，属于锂离子电池隔膜技术领域。
背景技术
随着新能源电动汽车和便携式电子设备的不断发展，锂离子电池成为了商业电池的第一选择，锂离子电池的结构中，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。锂离子电池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，其隔膜要求具有以下性能：
①在电池体系内，其化学稳定性要好，所用材料能耐有机溶剂。
②机械强度大，使用寿命长。
③有机电解液的离子电导率比水溶液体系低，为了减少电阻，电极面积必须尽可能大，因此隔膜必须很薄。
④当电池体系发生异常时，温度升高，为防止产生危险，在快速产热温度(120～140℃)开始时，热塑性隔膜发生熔融，微孔关闭，变为绝缘体，防止电解质通过，从而达到遮断电流的目的。
⑤从锂电池的角度而言，要能被有机电解液充分浸渍，而且在反复充放电过程中能保持高度浸渍。
一般的，锂离子电池采用高强度、薄膜化的聚烯烃系多孔膜，常用的隔膜有聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)微孔隔膜，以及丙烯与乙烯的共聚物、聚乙烯均聚物等。但是，单一的隔膜无法满足锂离子电池对隔膜的需求，因此，需要进行改进。常用的改进方法之一是在普通隔膜上涂覆陶瓷粉体，其优点是可防止锂枝晶穿透，抵抗高温收缩，确保锂电安全；隔离正负极，实现正负极之间的电子绝缘；提供正负极之间的离子通道，实现锂离子电池的充放电功能；吸收和保持电解液，保证锂电池的循环寿命；保证足够的气孔率，保证锂离子电池的倍率特性。有效提高锂电池安全性指标。
目前，隔膜涂覆材料以氧化铝涂层为主，占据着主流的市场份额，同时并存着PVDF涂层、PVDF/氧化铝混合涂层、氧化铝+PVDF叠加复合涂层、勃姆石、芳纶、纳米复合材料等丰富涂层品类。比如，申请号为202010011986.8的中国发明专利公开了一种具有超薄涂覆层的锂离子电池隔膜，包括柔性基膜以及涂覆于柔性基膜两侧的涂层，所述涂层是含有氧化铝粒子、水滑石以及粘合剂的混合物，并且涂层的厚度为0.8-2um。申请号为202010359347.0的中国发明专利公开了一种锂电池陶瓷隔膜涂层及其制备方法，由涂覆粉体、粘合剂、溶剂组成。所述涂覆粉体，由氧化铝、氧化镁、氧化锌、石墨粉体组成。所述粘合剂由顺丁橡胶、丁苯橡胶、天然橡胶、环氧树脂、酚醛树脂组成。所述溶剂从酒精、丙酮等环保经济类溶剂中选择。申请号为202010695243.7的中国发明专利公开了一种锂离子电池隔膜及含有该隔膜的锂离子电池，该锂离子电池隔膜包括基材层和涂覆层，基材层的材料为PP，PE，PP与PE复合材料，芳纶，无纺布等其中的一种材料，涂覆层为氧化铝或勃姆石。
可见，现有的隔膜涂层，多以惰性涂层为主，比如三氧化二铝、勃姆石等，虽然可以改善隔膜稳定性，但是降低了电池的能量密度。且勃姆石用于锂电隔膜，将导致过量钠杂质浸出进入电解液，从而导致锂电池热失控、效率低下和寿命缩短等情况发生。
发明内容
针对以上缺陷，本发明解决的技术问题是提供一种能够提高电池能量密度的锂离子电池复合隔膜。
本发明锂离子电池复合隔膜，包括基膜以及涂覆于基膜上的涂层，所述涂层包括以下重量份的组分：聚合物基材5～90份，0份＜正极活性物质≤97份，导电剂0.5～5份；其中，所述聚合物基材为聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸丁脂、聚丙烯腈、聚四氟乙烯中的至少一种。
在本发明的一个实施方式中，所述基膜为基膜为PE隔膜、PP隔膜、PP与PE复合隔膜、芳纶隔膜、无纺布隔膜、聚酰亚胺隔膜或PVDF-HFP隔膜。
在本发明的一个实施方式中，所述正极活性物质为镍钴锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂或磷酸铁锂碳复合物。
在本发明的一个实施方式中，所述导电剂为超导炭黑、科琴黑、乙炔黑、super P、碳纳米管、石墨、石墨烯中的至少一种。
在本发明的一个具体实施方式中，所述涂层包括以下重量份的组分：聚合物基材5～90份，正极活性物质10～90份，导电剂0.5～5份。在本发明的一个具体实施方式中，所述涂层包括以下重量份的组分：聚合物基材5～90份，正极活性物质10～90份，导电剂2～4份。在本发明的一个具体实施方式中，所述涂层包括以下重量份的组分：聚合物基材5～90份，正极活性物质10～90份，导电剂3份。在本发明的一个具体实施方式中，所述涂层包括以下重量份的组分：聚合物基材7份，正极活性物质90份，导电剂3份。
在本发明的一个具体实施方式中，所述涂层由以下重量百分比的组分组成：0＜正极活性物质≤97％，导电剂0.5～5％，其余为聚合物基材。在本发明的一个具体实施方式中，所述涂层由以下重量百分比的组分组成：正极活性物质10～90％，导电剂0.5～5％，其余为聚合物基材。在本发明的一个具体实施方式中，所述涂层由以下重量百分比的组分组成：正极活性物质50～90％，导电剂0.5～5％，其余为聚合物基材。在本发明的一个具体实施方式中，所述涂层由以下重量百分比的组分组成：正极活性物质90％，导电剂3％，其余为聚合物基材。
在本发明的一个具体实施方式中，所述涂层位于基膜的任意一侧。
本发明还提供本发明所述的锂离子电池复合隔膜的制备方法。
本发明锂离子电池复合隔膜的制备方法，包括如下步骤：
a、将聚合物基材与溶剂混匀，得到透明胶体；
b、在透明胶体中加入导电剂，得到第二胶体；
c、在第二胶体中加入正极活性物质，搅拌分散均匀，得到浆料；
d、将浆料涂覆在基膜上，干燥，得到锂离子电池复合隔膜。
在本发明的一个具体实施方式中，c步骤中，搅拌分散均匀的具体方法为：先超声分散10～60min，再搅拌12～24h。
在本发明的一个具体实施方式中，d步骤中，所述干燥为30～80℃真空干燥。
本发明还提供一种锂离子电池。
本发明所述锂离子电池，包括正极、负极、电解液和隔膜，其中，所述隔膜为本发明所述的锂离子电池复合隔膜，所述正极采用的正极活性材料与锂离子电池复合隔膜中的正极活性物质一致。
在本发明的一个具体实施方式中，锂离子电池复合隔膜中的涂层位于基膜一侧，且涂层朝向正极。即该电池单元中的元件从正极至负极依次为：正极/复合隔膜涂层/复合隔膜基膜/负极。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明首次尝试以电极活性物质代替惰性涂层，在隔膜上涂覆正极材料涂层，可以增加隔膜与正极间的界面稳定性和兼容性，在不降低安全性的前提下，使得隔膜里的活性物质可以为电池贡献能量，得到性能更加优异的电池隔膜。
本发明方法，制备简单，能够在短时间内将复合隔膜所用浆料混合好，制备过程十分简单有效，生产效率高，制造成本低。
附图说明
图1为本发明试验例1中的接触角测定结果。
图2为本发明试验例2中的拉伸试验测定结果。
图3为本发明试验例3中的电池比能量以及循环性能结果。
具体实施方式
本发明锂离子电池复合隔膜，包括基膜以及涂覆于基膜上的涂层，所述涂层包括以下重量份的组分：聚合物基材5～90份，0份＜正极活性物质≤97份，导电剂0.5～5份；其中，所述聚合物基材为聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯酸丁脂(PBA)、聚丙烯腈(PA)和聚四氟乙烯(PTFE)中的至少一种。
本发明首次尝试以电极活性物质代替惰性涂层，在隔膜上涂覆正极材料涂层，不仅可以起到传统隔膜陶瓷层的作用，还可以增加隔膜与正极间的界面稳定性和兼容性，在不降低安全性的前提下，使得隔膜里的活性物质可以为电池贡献能量，得到性能更加优异的电池隔膜。
以下为本发明电池理论容量的初步计算：
以横截面积70mm*41.5mm的LiFePO4软包电池为例，正极为本实验LiFePO4正极(54mm*36mm)，负极为石墨负极，隔膜为本实验制作的双层隔膜，电解液为商业电解液，购自苏州多多化学科技有限公司二次电解液(LB-299)。具体组装用量将表1。
表1
| 物质 | 铝箔 | 正极材料 | 铜箔 | 负极材料 | PP膜 | 电解液 |
| 重量(g) | 0.63 | 6.38 | 1.11 | 0.498 | 0.27 | 1.86 |
以上为使用纯PP膜时电池的各项参数，总质量M＝10.748g，此时电池理论容量E＝997.8mAh，放电平台U为3.4V，能量密度为E*U/M＝(0.9978*3.4)/(10.748*10-3)＝315.64Wh/kg。
如果涂一层三氧化二铝的陶瓷涂层，厚度以1μm计算，涂层质量为0.17g。此时，电池的理论能量密度为E*U/M＝0.9978Ah*3.4V/10.918*10-3g＝310.73Wh/kg，相比于纯PP膜，虽然降低了理论能量密度，但是涂层可以增加隔膜与正极的界面稳定性以及兼容性。
如果以本实验涂层做隔膜，厚度以1μm计算，涂层质量为0.074g，涂层贡献能量0.012Ah，此时电池的理论能量密度为E*U/M＝1.01Ah*3.4V/10.822*10-3kg＝317.25Wh/kg。
由此可见，从理论上说，本发明的正极材料涂层能同时保证隔膜与电极间的界面稳定性与兼容性，还能提供额外的容量。
本领域常用的商业隔膜均可作为基膜，适用于本发明。在本发明的一个实施方式中，所述基膜为聚乙烯(PE)隔膜、聚丙烯(PP)隔膜、PP与PE复合隔膜、芳纶隔膜、无纺布隔膜、聚酰亚胺隔膜或PVDF-HFP隔膜。
在本发明的一个实施方式中，复合隔膜中的正极活性物质与电池正极材料所使用的正极活性物质一致。在本发明的具体实施方式中，所述正极活性物质为镍钴锰酸锂(LiNixCoyMn1-x-yO2)、钴酸锂(LiCoO2)、磷酸铁锂(LiFePO4)、镍钴铝酸锂、锰酸锂或磷酸铁锂碳复合物(C/LiFePO4)。
导电剂可以采用本领域常用的导电剂，包括但不限于超导炭黑、科琴黑、乙炔黑、super P、碳纳米管、石墨和石墨烯中的至少一种。
在本发明的一个具体实施方式中，所述涂层包括以下重量份的组分：聚合物基材5～90份，正极活性物质10～90份，导电剂0.5～5份。在本发明的一个具体实施方式中，所述涂层包括以下重量份的组分：聚合物基材5～90份，正极活性物质10～90份，导电剂2～4份。在本发明的一个具体实施方式中，所述涂层包括以下重量份的组分：聚合物基材5～90份，正极活性物质10～90份，导电剂3份。在本发明的一个具体实施方式中，所述涂层包括以下重量份的组分：聚合物基材7份，正极活性物质90份，导电剂3份。
本发明的涂层，除了聚合物基材、正极活性物质和导电剂之外，还可以加入其它不影响其基本功能的物质，比如常用的粘结剂等等。
在本发明的一个具体实施方式中，所述涂层由以下重量百分比的组分组成：0＜正极活性物质≤97％，导电剂0.5～5％，其余为聚合物基材。在本发明的一个具体实施方式中，所述涂层由以下重量百分比的组分组成：正极活性物质10～90％，导电剂0.5～5％，其余为聚合物基材。在本发明的一个具体实施方式中，所述涂层由以下重量百分比的组分组成：正极活性物质50～90％，导电剂0.5～5％，其余为聚合物基材。在本发明的一个具体实施方式中，所述涂层由以下重量百分比的组分组成：正极活性物质90％，导电剂3％，其余为聚合物基材。
在本发明的一个具体实施方式中，所述涂层位于基膜的任意一侧。具体的，可以在基膜的任意一侧涂上涂层，仅在组装成电池时，按照特定的方向组装，使得隔膜中的涂层靠近电池正极。
常用的涂层厚度均适用于本发明。在一个具体的实施方式中，所述涂层厚度为1～10um。
本发明还提供本发明所述的锂离子电池复合隔膜的制备方法。
本发明锂离子电池复合隔膜的制备方法，包括如下步骤：
a、将聚合物基材与溶剂混匀，得到透明胶体；
b、在透明胶体中加入导电剂，得到第二胶体；
c、在第二胶体中加入正极活性物质，搅拌分散均匀，得到浆料；
d、将浆料涂覆在基膜上，干燥，得到锂离子电池复合隔膜。
a步骤中，所述溶剂为本领域常用有机溶剂，包括但不限于NMP等。溶剂的加入量可采用本领域常规用量。在本发明的一个具体实施方式中，加入溶剂量控制在涂层浆料(即c步骤的浆料)总重量的60～90％。
聚合物基材与溶剂混合后，可以形成透明胶体，在本发明的一个具体实施方式中，可以加热促进聚合物基材的溶解，以便形成稳定的透明胶体。常规的加热方法均适用于本发明，在一个具体实施例中，采用80℃水浴加热20～30s，然后在室温搅拌1～2h，以得到稳定均一的透明胶体。
b步骤在透明胶体中加入导电剂，搅拌均匀，形成第二胶体。该步骤仅需搅拌均匀即可。在本发明的一个具体实施例中，搅拌的时间为10～30min。
c步骤在第二胶体中加入正极活性物质，得到浆料。该步骤关键也是将正极活性物质混合均匀。在本发明的一个具体实施方式中，c步骤中，搅拌分散均匀的具体方法为：先超声分散10～60min，再搅拌12～24h。
d步骤将浆料涂覆在基膜上，干燥，得到锂离子电池复合隔膜。本领域常用的涂覆成膜方法均适用于本发明，包括但不限于喷涂、涂布、电泳等成膜方法。涂覆的基板可以采用表面光滑的玻璃板。涂覆后，干燥即可得到本发明锂离子电池复合隔膜。所述干燥可以采用本领域普通的干燥方法。在本发明的一个具体实施方式中，d步骤中，所述干燥为30～80℃真空干燥。在本发明的一个实施例中，所述干燥为80℃真空干燥12～24h。
本发明锂离子电池复合隔膜，可以采用常规方法保存。在本发明一个实施例中，采用如下方法保存：取两片与光滑干净的塑料薄膜，将复合隔膜夹在其中，去除气泡后保存。
本发明还提供一种锂离子电池。
本发明所述锂离子电池，包括正极、负极、电解液和隔膜，其中，所述隔膜为本发明所述的锂离子电池复合隔膜，所述正极采用的正极活性材料与锂离子电池复合隔膜中的正极活性物质一致。比如正极活性材料是LiFePO4，那么复合隔膜涂层中的正极活性物质就选LiFePO4，而不用其他正极活性物质。
本发明电池中的正极可以采用锂离子电池普通正极材料，在本发明的一个实施方式中，采用如下方法得到正极：将正极活性材料、导电剂、粘结剂混合制备成浆料，涂布在集流体上，得到正极。
本发明电池中的负极可以采用常规负极，比如石墨。电解液也可采用常规的市售电解液。
在本发明的一个具体实施方式中，锂离子电池复合隔膜中的涂层位于基膜一侧，且涂层朝向正极。即该电池单元中的元件从正极至负极依次为：正极/复合隔膜涂层/复合隔膜基膜/负极。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
锂离子电池复合隔膜，采用商业PP隔膜Celgard2500为基膜，涂覆以下重量百分比的组分组成的涂层材料：聚合物基材PVDF-HFP 7％，导电剂超导炭黑3％，正极活性物质LiFePO490％。
采用如下方法制备得到：
(1)第一层隔膜选取为商业PP隔膜Celgard2500。
(2)选取一定质量的聚合物基材PVDF-HFP，占成膜物质总量的7％，并选取10mL的溶剂NMP；
(3)将聚合物基材加入到溶剂中，在80℃的水浴中加热30s，形成稳定的透明胶体，再在室温下搅拌1.5h，形成稳定均一的透明胶体；
(4)将导电剂超导炭黑加入上述胶体中，其中导电剂的重量占成膜物质总量的3％。
(5)将正极活性物质LiFePO4加入上述胶体中，其中正极活性物质的重量占成膜物质总量的90％，搅拌均匀并进行超声分散，时间为30min。
(6)将超声后的胶液继续搅拌18h，混合均匀，形成用于第二层隔膜的浆料。
(7)将第二层隔膜的浆料涂在已有的商业隔膜上，保证第二层膜的厚度在1-3μm之间。
(8)将步骤(7)中涂覆完成的厚度均匀的隔膜放在80℃的真空烘箱中烘18h。
(9)将(8)中烘干完成的隔膜包装存放，取两片与光滑干净的塑料薄膜，将隔膜夹在其中，去除气泡后保存。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，涂层材料中，正极活性物质为NCM，其他步骤与实施例1一样。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于，涂层材料中，正极活性物质为LiCoO2，其他步骤与实施例1一样。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于，涂层材料中，聚合物基材PVDF-HFP 47％，导电剂超导炭黑3％正极活性物质LiFePO4 50％。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于，涂层材料中，聚合物基材PVDF-HFP 87％，导电剂超导炭黑3％正极活性物质LiFePO4 10％。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，涂层材料中，PVDF-HFP聚合物的重量百分比为97％，超导炭黑的重量百分比3％，无正极活性物质，其他步骤与实施例1一样。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，涂层材料中，PVDF-HFP聚合物基材比重为7％、超导炭黑比重为3％、以及三氧化二铝(Al2O3)比重为90％，其他步骤与实施例1一样。
对比例3
本对比例采用商业PP膜Celgard2500，不添加任何涂层。
试验例1
测定实施例1、实施例5、对比例2和商业PP隔膜的接触角，测定结果见图1。
后续图中，LiFePO4缩写为LFP,同理LiCoO2缩写为LCO,图1中，PP为商业PP隔膜Celgard2500，90％LFP为实施例1的隔膜、90％Al2O3为对比例2的隔膜，50％LiFePO4为实施例5的隔膜。从图1可以看出，PP膜的接触角稳定在24°，经过涂覆的电池隔膜的接触角经过2.5秒的浸透，接触角几乎为0，且本发明隔膜与涂覆Al2O3材料的亲水性没有太大区别，均有较好的浸渍电解液的能力。
试验例2
测定实施例1-5、对比例1-3的拉伸强度，其结果见图2和表2。
表2
| 编号 | 隔膜 | 拉伸强度(MPa) | 断裂伸长率(％) |
| 实施例1 | 90％LFP | 124.93 | 106.12 |
| 实施例2 | 90％NCM | 110.98 | 85.29 |
| 实施例3 | 90％LCO | 119.03 | 135.43 |
| 实施例4 | 50％LFP | 119.55 | 108.90 |
| 实施例5 | 10％LFP | 113.53 | 106.81 |
| 对比例1 | 97％PVDF | 119.75 | 107.24 |
| 对比例2 | 90％Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 118.52 | 105.69 |
| 对比例3 | Celgard2500 | 117.11 | 125.16 |
可见，由添加陶瓷来看，陶瓷含量的增加会增加隔膜的拉伸强度，陶瓷涂覆层的出现小幅度提升了隔膜的断裂伸长率，总体而言优化了隔膜拉伸性能。
试验例3
测定实施例1、实施例4、实施例5、对比例1-3的比能量以及循环性能，负极为锂片，隔膜为自制隔膜，电极为自制电极，且电极和隔膜上的电极材料一样，在0.5C的倍率下来进行测试。其结果见图3。
从图3可以看出，以商业PP膜为基底，90％的Al2O3涂层对隔膜的比能量没有提供有效的帮助，但是提升了隔膜的稳定性。而50％的LiFePO4相比于商业PP膜，比能量有提升，但是比能量提升没有90％LiFePO4的明显，90％LiFePO4提升的比能量明显更多，并且LiFePO4含量越多，隔膜的稳定性越好。
Claims (10)
1.锂离子电池复合隔膜，其特征在于：该复合隔膜包括基膜以及涂覆于基膜上的涂层，所述涂层包括以下重量份的组分：聚合物基材5～90份，0份＜正极活性物质≤97份，导电剂0.5～5份；
其中，所述聚合物基材为聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸丁脂、聚丙烯腈和聚四氟乙烯中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池复合隔膜，其特征在于：基膜为PE隔膜、PP隔膜、PP与PE复合隔膜、芳纶隔膜、无纺布隔膜、聚酰亚胺隔膜或PVDF-HFP隔膜；所述正极活性物质为镍钴锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂或磷酸铁锂碳复合物；所述导电剂为超导炭黑、科琴黑、乙炔黑、super P、碳纳米管、石墨和石墨烯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池复合隔膜，其特征在于：所述涂层包括以下重量份的组分：聚合物基材5～90份，正极活性物质10～90份，导电剂0.5～5份；优选所述涂层包括以下重量份的组分：聚合物基材5～90份，正极活性物质10～90份，导电剂2～4份；更优选所述涂层包括以下重量份的组分：聚合物基材5～90份，正极活性物质10～90份，导电剂3份；进一步优选所述涂层包括以下重量份的组分：聚合物基材7份，正极活性物质90份，导电剂3份。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池复合隔膜，其特征在于：所述涂层由以下重量百分比的组分组成：0＜正极活性物质≤97％，导电剂0.5～5％，其余为聚合物基材；优选所述涂层由以下重量百分比的组分组成：正极活性物质10～90％，导电剂0.5～5％，其余为聚合物基材；进一步优选所述涂层由以下重量百分比的组分组成：正极活性物质50～90％，导电剂0.5～5％，其余为聚合物基材；进一步优选所述涂层由以下重量百分比的组分组成：正极活性物质90％，导电剂3％，其余为聚合物基材。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池复合隔膜，其特征在于：所述涂层位于基膜的任意一侧。
6.权利要求1～5任一项所述的锂离子电池复合隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、将聚合物基材与溶剂混匀，得到透明胶体；
b、在透明胶体中加入导电剂，得到第二胶体；
c、在第二胶体中加入正极活性物质，搅拌分散均匀，得到浆料；
d、将浆料涂覆在基膜上，干燥，得到锂离子电池复合隔膜。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池复合隔膜的制备方法，其特征在于：c步骤中，搅拌分散均匀的具体方法为：先超声分散10～60min，再搅拌12～24h。
8.根据权利要求6所述的锂离子电池复合隔膜的制备方法，其特征在于：d步骤中，所述干燥为30～80℃真空干燥。
9.锂离子电池，包括正极、负极、电解液和隔膜，其特征在于：所述隔膜为权利要求1～5任一项所述的锂离子电池复合隔膜，所述正极采用的正极活性材料与锂离子电池复合隔膜中的正极活性物质一致。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于：锂离子电池复合隔膜中的涂层位于基膜一侧，且涂层朝向正极。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110615544.9A CN113328207A (zh) | 2021-06-02 | 2021-06-02 | 锂离子电池复合隔膜及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110615544.9A CN113328207A (zh) | 2021-06-02 | 2021-06-02 | 锂离子电池复合隔膜及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113328207A true CN113328207A (zh) | 2021-08-31 |
Family
ID=77421577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110615544.9A Pending CN113328207A (zh) | 2021-06-02 | 2021-06-02 | 锂离子电池复合隔膜及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113328207A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113839146A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-12-24 | 电子科技大学 | 负极活性材料涂覆的锂离子电池隔膜及其制备方法和应用 |
| CN115020920A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-09-06 | 电子科技大学长三角研究院(湖州) | 一种锂电隔膜与电池集成制备方法 |
| CN115863907A (zh) * | 2022-11-10 | 2023-03-28 | 江苏北星新材料科技有限公司 | 一种锂电隔膜及其制备方法和应用 |
| CN116333545A (zh) * | 2023-03-22 | 2023-06-27 | 江苏铭丰电子材料科技有限公司 | 一种锂离子电池电解铜箔防氧化液及其制备方法 |
| WO2024065984A1 (zh) * | 2022-09-28 | 2024-04-04 | 电子科技大学长三角研究院(湖州) | 一种钠离子电池隔膜及其制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101861667A (zh) * | 2007-11-19 | 2010-10-13 | 株式会社Lg化学 | 具有多孔涂层的隔膜及含有所述隔膜的电化学装置 |
| CN102195092A (zh) * | 2010-03-19 | 2011-09-21 | 深圳市比克电池有限公司 | 一种凝胶聚合物锂离子电池及其制备方法 |
| CN105206780A (zh) * | 2015-08-21 | 2015-12-30 | 惠州市恒泰科技有限公司 | 一种含活性锂源隔膜及制作方法及锂离子电池 |
| CN106684296A (zh) * | 2016-08-26 | 2017-05-17 | 宁德卓高新材料科技有限公司 | 一种安全性好的pvdf混合涂覆隔膜及其制备方法 |
| CN107706338A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-02-16 | 深圳锂硫科技有限公司 | 一种含正极材料的锂离子电池隔膜及其制备方法 |
| CN109728228A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-05-07 | 溧阳天目先导电池材料科技有限公司 | 一种薄膜及其制备方法和二次电池 |
| CN109786627A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-05-21 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种超亲电解液锂电池隔膜的制备方法 |
-
2021
- 2021-06-02 CN CN202110615544.9A patent/CN113328207A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101861667A (zh) * | 2007-11-19 | 2010-10-13 | 株式会社Lg化学 | 具有多孔涂层的隔膜及含有所述隔膜的电化学装置 |
| CN102195092A (zh) * | 2010-03-19 | 2011-09-21 | 深圳市比克电池有限公司 | 一种凝胶聚合物锂离子电池及其制备方法 |
| CN105206780A (zh) * | 2015-08-21 | 2015-12-30 | 惠州市恒泰科技有限公司 | 一种含活性锂源隔膜及制作方法及锂离子电池 |
| CN106684296A (zh) * | 2016-08-26 | 2017-05-17 | 宁德卓高新材料科技有限公司 | 一种安全性好的pvdf混合涂覆隔膜及其制备方法 |
| CN107706338A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-02-16 | 深圳锂硫科技有限公司 | 一种含正极材料的锂离子电池隔膜及其制备方法 |
| CN109728228A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-05-07 | 溧阳天目先导电池材料科技有限公司 | 一种薄膜及其制备方法和二次电池 |
| CN109786627A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-05-21 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种超亲电解液锂电池隔膜的制备方法 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113839146A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-12-24 | 电子科技大学 | 负极活性材料涂覆的锂离子电池隔膜及其制备方法和应用 |
| CN113839146B (zh) * | 2021-09-17 | 2023-08-15 | 电子科技大学 | 负极活性材料涂覆的锂离子电池隔膜及其制备方法和应用 |
| CN115020920A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-09-06 | 电子科技大学长三角研究院(湖州) | 一种锂电隔膜与电池集成制备方法 |
| WO2023201913A1 (zh) * | 2022-04-21 | 2023-10-26 | 电子科技大学长三角研究院(湖州) | 一种锂电隔膜与电池集成制备方法 |
| WO2024065984A1 (zh) * | 2022-09-28 | 2024-04-04 | 电子科技大学长三角研究院(湖州) | 一种钠离子电池隔膜及其制备方法 |
| CN115863907A (zh) * | 2022-11-10 | 2023-03-28 | 江苏北星新材料科技有限公司 | 一种锂电隔膜及其制备方法和应用 |
| CN116333545A (zh) * | 2023-03-22 | 2023-06-27 | 江苏铭丰电子材料科技有限公司 | 一种锂离子电池电解铜箔防氧化液及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11322732B2 (en) | Electrode for lithium-ion cell, lithium-ion cell, and method for manufacturing electrode for lithium-ion cell | |
| CN113328207A (zh) | 锂离子电池复合隔膜及其制备方法 | |
| CN100399603C (zh) | 一种非水溶液电化学器件极片及其制造方法 | |
| KR20150106808A (ko) | 이차 전지 및 이의 제조 방법 | |
| KR102072519B1 (ko) | 전극 조립체의 제조 방법 | |
| WO1997008763A1 (en) | Cell and production method thereof | |
| TW201523985A (zh) | 鋰電極及包括彼之鋰二次電池 | |
| KR20120009491A (ko) | 배터리 전극판, 배터리 전극판의 제조 방법 및 배터리 전극판을 갖는 이차 배터리 | |
| CN113839146B (zh) | 负极活性材料涂覆的锂离子电池隔膜及其制备方法和应用 | |
| KR101503572B1 (ko) | 음극, 이를 포함하는 전지 및 음극의 제조 방법 | |
| KR20160043768A (ko) | 유무기 복합 분리막, 그의 제조방법 및 이를 포함한 전기 화학 소자 | |
| CN110247009A (zh) | 一种防过充隔膜及其制备方法和锂离子电池 | |
| US20180233727A1 (en) | Separator for a non-aqueous secondary battery and non-aqueous secondary battery | |
| CN110504410B (zh) | 锂离子电池及其极片 | |
| CN114221045B (zh) | 一种多孔炭补锂负极极片锂离子电池的制备方法 | |
| WO2021238708A1 (zh) | 一种含有高安全性热敏涂层的正极极片及锂离子电池 | |
| CN109841785A (zh) | 一种电池隔膜及其制备方法及包含该隔膜的锂离子电池 | |
| CN115832195A (zh) | 一种多孔复合箔材、正极极片、负极极片和半固态锂离子电池及制备方法 | |
| CN112615111A (zh) | 一种高保液自修复隔膜及其制备方法、锂离子电池 | |
| CN110690398A (zh) | 用于高温锂硫电池的多功能复合隔膜、其制备方法和应用 | |
| CN110880575A (zh) | 一种复合隔膜、制备及其在锂硫电池中的应用 | |
| WO2023179550A1 (zh) | 一种复合油基隔膜及其制备方法和二次电池 | |
| CN108767193B (zh) | 含低溶胀石墨涂层的正极和锂电池 | |
| CN112952030A (zh) | 一种正极极片及包含所述正极极片的电化学装置和电子装置 | |
| CN113097442A (zh) | 一种电极及其制备方法 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210831 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |