一種鋰離子電池隔膜的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋰離子電池隔膜的應(yīng)用。其目的在于解決現(xiàn)有電池隔膜離子電導(dǎo)率低、倍率放電性能差、耐熱穩(wěn)定性差等問題。該復(fù)合隔膜由聚乙烯層以及復(fù)合在聚乙烯層上的納米二氧化硅層組成；所述鋰離子電池隔膜厚度為150～170μm；所述納米二氧化硅層厚度為1～2μm；所述鋰離子電池隔膜的孔隙率為60％～65％。能夠提高隔膜在快速充放電下的穩(wěn)定性。并且鋰離子電池隔膜制備方便，產(chǎn)品電化學(xué)穩(wěn)定性好、尺寸穩(wěn)定性好、安全性高，適用于鋰離子電池。
【專利說明】—種鋰離子電池隔膜的應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子電池隔膜【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種鋰離子電池用改性復(fù)合隔膜的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池作為現(xiàn)代重要的儲能設(shè)備之一，具有高能量密度、高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于移動電子設(shè)備以及電動車等設(shè)備上，其在電動車方面的應(yīng)用具有零碳排放的優(yōu)點(diǎn)，使得現(xiàn)代汽車產(chǎn)業(yè)極其需要發(fā)展快速充放電性能的鋰離子電池。電池用聚合物隔膜的結(jié)構(gòu)和性能對提高鋰離子電池高倍率具有重要作用。
[0003]傳統(tǒng)的聚合物隔膜一般采用聚烯烴類聚合物(聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、PP/PE/PP復(fù)合膜)，但是這些隔膜對電解液浸潤性差，離子電導(dǎo)率較低。聚合物共混型和聚合物涂覆改性型復(fù)合隔膜的研究可以提高電導(dǎo)率；N.H.1dris等制備了 PVDF/PMMA共混性隔膜，利用PVDF和PMMA鏈段相互作用，降低了 PVDF的結(jié)晶性，增加了隔膜的自由體積，從而增加了吸液率和離子電導(dǎo)率(Nurul Hayati Idris, Md.Mokhlesur Rahman, Jia-ZhaoWang, Hua-Kun Liuj Microporous gel polymer electrolytes for lithium rechargeablebattery applicat1n, J.Power Sources，2012，201，294-300)。
[0004]但是，共混性隔膜使得制得的隔膜內(nèi)部孔徑彎曲程度增加，增加了離子輸送路徑，不利于其電化學(xué)性能的提高。為了進(jìn)一步提高聚合物隔膜的性能，需要研發(fā)更多的鋰離子電池用改性復(fù)合隔膜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子電池隔膜的應(yīng)用，鋰離子電池隔膜為復(fù)合結(jié)構(gòu)；離子電導(dǎo)率高、倍率性能較好、制備方便、可量化生產(chǎn)。
[0006]為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種鋰離子電池隔膜在制備鋰離子電池中的應(yīng)用，所述鋰離子電池隔膜由聚乙烯層以及復(fù)合在聚乙烯層上的納米二氧化硅層組成；所述鋰離子電池隔膜厚度為150?170 μ m ;所述納米粒子層厚度為I?2 μ m ;所述鋰離子電池隔膜的孔隙率為60%?65%。
[0007]上述技術(shù)方案中，所述納米二氧化硅平均粒徑為100?300nm。
[0008]上述技術(shù)方案中，所述鋰離子電池隔膜由一層聚乙烯層以及一層納米二氧化硅層組成。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述聚乙烯層為聚乙烯無紡布層。
[0010]本發(fā)明還公開了上述鋰離子電池隔膜的制備方法，包括以下步驟:將納米二氧化硅分散在乙醇水溶液中，得到納米二氧化硅漿液；然后將納米二氧化硅漿液涂覆在聚乙烯無紡布上，真空干燥，得到鋰離子電池隔膜。
[0011]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):
[0012]本發(fā)明利用聚乙烯無紡布制備鋰離子電池隔膜，大的孔徑形貌利于更多電解液的吸收，并為鋰離子的傳遞提供了較大的通道；克服了現(xiàn)有技術(shù)中，路徑增加的缺陷，從而利于電池其電化學(xué)性能的提高；納米粒子形成的表面涂層吸收電解液并保存于隔膜中，對電解液具有好的保持作用，能夠提高隔膜在快速充放電下的穩(wěn)定性。并且鋰離子電池隔膜制備方便，產(chǎn)品電化學(xué)穩(wěn)定性好、尺寸穩(wěn)定性好、安全性高，適用于鋰離子電池。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0014]實(shí)施例中，按照常規(guī)技術(shù)將隔膜組裝成LiFeP04/CPE/Li半電池，并進(jìn)行測試。
[0015]實(shí)施例一
[0016]將納米二氧化硅(300nm)分散在30%乙醇水溶液中，得到40%納米二氧化硅漿液；然后將納米二氧化硅漿液涂覆在聚乙烯無紡布一面上，90°C真空干燥20分鐘，得到鋰離子電池隔膜；所述鋰離子電池隔膜厚度為170μπι ;
[0017]所述納米二氧化硅層厚度為1.5μπι ;所述鋰離子電池隔膜的孔隙率為60%。半電池測試結(jié)果:鋰離子半電池的理論比容量為220mA.h.g_\在0.2C/0.2C下的實(shí)際放電比容量為 158mA.h.g'
[0018]實(shí)施例二
[0019]將納米二氧化硅(10nm)分散在40%乙醇水溶液中，得到50%納米二氧化硅漿液；然后將納米二氧化硅漿液涂覆在聚乙烯無紡布上，70°C真空干燥50分鐘，得到鋰離子電池隔膜；所述鋰離子電池隔膜厚度為150 μ m;所述納米二氧化硅層厚度為1.1ym;所述鋰離子電池隔膜的孔隙率為60%。
[0020]半電池測試結(jié)果:鋰離子半電池的理論比容量為198mA.h.g'其0.2C/0.2C下的實(shí)際放電比容量為144mA.h.g'
[0021]實(shí)施例三:
[0022]將納米二氧化硅(200nm)分散在35%乙醇水溶液中，得到45%納米二氧化硅漿液；然后將納米二氧化硅漿液涂覆在聚乙烯無紡布上80°C真空干燥45分鐘，得到鋰離子電池隔膜；所述鋰離子電池隔膜厚度為158 μ m ;所述納米二氧化硅層厚度為1.8 μ m ;所述鋰離子電池隔膜的孔隙率為64%。
[0023]半電池測試結(jié)果:鋰離子半電池的理論比容量為184mA.h.g'其0.2C/0.2C下的實(shí)際放電比容量為124mA.h.g'
[0024]實(shí)施例四
[0025]將納米二氧化硅(180nm)分散在37%乙醇水溶液中，得到42%納米二氧化硅漿液；然后將納米二氧化硅漿液涂覆在聚乙烯無紡布上75°C真空干燥30分鐘，得到鋰離子電池隔膜；所述鋰離子電池隔膜厚度為168 μ m;所述納米二氧化硅層厚度為1.4μπι;所述鋰離子電池隔膜的孔隙率為63%。
[0026]半電池測試結(jié)果:鋰離子半電池的理論比容量為201mA.h.g'其0.2C/0.2C下的實(shí)際放電比容量為136mA.h.g'
[0027]實(shí)施例五
[0028]將納米二氧化硅(260nm)分散在38%乙醇水溶液中，得到42%納米二氧化硅漿液；然后將納米二氧化硅漿液涂覆在聚乙烯無紡布上70°C真空干燥26分鐘，得到鋰離子電池隔膜；所述鋰離子電池隔膜厚度為164 μ m ;所述納米二氧化硅層厚度為1.5μπι;所述鋰離子電池隔膜的孔隙率為62%。
[0029]半電池測試結(jié)果:鋰離子半電池的理論比容量為192mA.h.g'其0.2C/0.2C下的實(shí)際放電比容量為164mA.h.g'
[0030]實(shí)施例六
[0031]將納米二氧化硅(160nm)分散在30%乙醇水溶液中，得到45%納米二氧化硅漿液；然后將納米二氧化硅漿液涂覆在聚乙烯無紡布上70°C真空干燥80分鐘，得到鋰離子電池隔膜；所述鋰離子電池隔膜厚度為170 μπι;所述納米二氧化硅層厚度為I μπι;所述鋰離子電池隔膜的孔隙率為61%。
[0032]半電池測試結(jié)果:鋰離子半電池的理論比容量為178mA.h.g'其0.2C/0.2C下的實(shí)際放電比容量為160mA.h.g'
[0033]實(shí)施例七
[0034]將納米二氧化硅(290nm)分散在40%乙醇水溶液中，得到40 %納米二氧化硅漿液；然后將納米二氧化硅漿液涂覆在聚乙烯無紡布上88°C真空干燥34分鐘，得到鋰離子電池隔膜；所述鋰離子電池隔膜厚度為170 μ m;所述納米二氧化硅層厚度為1.1ym;所述鋰離子電池隔膜的孔隙率為60%。
[0035]半電池測試結(jié)果:鋰離子半電池的理論比容量為200mA.h.g'其0.2C/0.2C下的實(shí)際放電比容量為174mA
[0036]實(shí)施例八
[0037]將納米二氧化硅(120nm)分散在31%乙醇水溶液中，得到44%納米二氧化硅漿液；然后將納米二氧化硅漿液涂覆在聚乙烯無紡布上81°C真空干燥18分鐘，得到鋰離子電池隔膜；所述鋰離子電池隔膜厚度為170 μ m;所述納米二氧化硅層厚度為1.6μπι;所述鋰離子電池隔膜的孔隙率為65%。
[0038]半電池測試結(jié)果:鋰離子半電池的理論比容量為188mA.h.g'其0.2C/0.2C下的實(shí)際放電比容量為158mA.h.g—1。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池隔膜在制備鋰離子電池中的應(yīng)用，其特征在于:所述鋰離子電池隔膜由聚乙烯層以及復(fù)合在聚乙烯層上的納米二氧化硅層組成；所述鋰離子電池隔膜厚度為150?170 μ m;所述納米粒子層厚度為I?2μπι;所述鋰離子電池隔膜的孔隙率為60%?65%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋰離子電池隔膜在制備鋰離子電池中的應(yīng)用，其特征在于:所述納米二氧化娃平均粒徑為100?300nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋰離子電池隔膜在制備鋰離子電池中的應(yīng)用，其特征在于:所述鋰離子電池隔膜由一層聚乙烯層以及一層納米二氧化硅層組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋰離子電池隔膜在制備鋰離子電池中的應(yīng)用，其特征在于:所述聚乙烯層為聚乙烯無紡布層。
【文檔編號】H01M2/16GK104393222SQ201410771462
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】吳國民 申請人:常熟市新騰化工有限公司