[发明专利]一种用作锂离子电池隔膜的无机复合微孔膜及其制备方法有效
申请号: | 201210251253.7 | 申请日: | 2012-07-19 |
公开(公告)号: | CN102738427A | 公开(公告)日: | 2012-10-17 |
发明(设计)人: | 朱继中;朱晓;李顺阳;靳磊;朱磊;曹俊梅;邵发亮;刘刚 | 申请(专利权)人: | 河南义腾新能源科技有限公司 |
主分类号: | H01M2/16 | 分类号: | H01M2/16;B32B27/06;B32B27/30;B82Y30/00;B32B37/10 |
代理公司: | 北京远大卓悦知识产权代理事务所(普通合伙) 11369 | 代理人: | 贺持缓 |
地址: | 472300 河*** | 国省代码: | 河南;41 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 用作 锂离子电池 隔膜 无机 复合 微孔 及其 制备 方法 | ||
技术领域
本发明涉及电池隔膜生产领域,尤其涉及一种用作锂离子电池隔膜的无机复合微孔膜及其制备方法。
背景技术
电池隔膜是指在电池正极和负极之间一层隔膜材料,是电池中非常关键的部分,对电池安全性和成本有直接影响。电池隔膜的主要作用是:隔离正、负级并使电池内的电子不能自由穿过,让电解质液中的离子在正负极之间自由通过。因此,电池隔膜的离子传导能力直接关系到电池的整体性能。电池隔膜隔离了电池的正负极。由于电池隔膜具有微孔自闭保护作用,当电池在过度充电或者温度升高时,电池隔膜可以限制电流的升高,防止电池短路引起爆炸,对电池使用者和设备起到安全保护的作用
现有技术中,用作锂离子电池隔膜的无机复合微孔膜的所普遍采用的生产方法为,配制含有无机材料的聚合物溶液,将该聚合物溶液涂覆于多孔基材的表面。在上述生产方法中,涂覆的方式又可以分为喷涂、刮涂、浸渍、浸涂以及转移等。该生产方法过程复杂、生产效率低下的缺点;并且,在电池使用过程中,电池反复充放电会导致无机材料极易从多孔基材表面脱落,当电池温度升高时,电池膈膜就不能够起到很好的隔离电池正负极的作用,不能有效保证电池的安全性能,影响了电池性能的稳定性。
发明内容
针对上述技术问题,本发明设计开发了一种用作锂离子电池隔膜的无机复合微孔膜及其制备方法。本发明的用作锂离子电池隔膜的无机复合微孔膜具有良好的一体性,纳米无机颗粒不会脱落,保证了无机复合微孔膜应用过程中电池性能的稳定性。本发明的制备方法为采用共挤出的方法实现了对本发明的无机复合微孔膜的生产,一次加工形成无机复合微孔膜的多层结构,简化了生产过程,提高了生产效率,改善了无机复合微孔膜的性能。
本发明的技术方案为:
一种用作锂离子电池隔膜的无机复合微孔膜,所述无机复合微孔膜为共挤出的无机复合微孔膜,其包括一个中间层和两个外层,所述两个外层分别位于所述中间层的两侧,其中,所述中间层主要由聚乙烯、或者乙烯与其他烯烃的共聚物或者聚乙烯与其他聚烯烃的混合物制成,所述两个外层均主要由聚丙烯与纳米无机颗粒的混合物制成,所述纳米无机颗粒为氧化铝、氧化镁、氧化钙和氧化硅中的至少一种。
优选的是,所述的用作锂离子电池隔膜的无机复合微孔膜中,所述纳米无机颗粒的粒径为3~600纳米,在任一个外层中所述纳米无机颗粒占该外层的质量百分比为40~70%,所述聚丙烯占该外层的质量百分比为30~60%。
优选的是,所述的用作锂离子电池隔膜的无机复合微孔膜中,所述任一个外层还含有分散剂,所述分散剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、聚丙烯酸钠、聚丙烯中的至少一种,所述分散剂占该外层的质量百分比为0~5%。
优选的是,所述的用作锂离子电池隔膜的无机复合微孔膜中,所述乙烯与其他烯烃的共聚物中,所述其他烯烃为1-丁烯、4-甲基-1-戊烯以及1-己烯中的至少一种,且所述其他烯烃占所述乙烯与其他烯烃的共聚物的质量百分比为0~35%,所述聚乙烯与其他聚烯烃的混合物中,所述聚烯烃为1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯的聚合物中的至少一种,且所述聚烯烃占所述聚乙烯与其他聚烯烃的混合物的质量百分比为0~35%。
优选的是,所述的用作锂离子电池隔膜的无机复合微孔膜中,所述聚乙烯为高密度聚乙烯与低密度聚乙烯的混合物,且所述高密度聚乙烯的分子量为5×104~5×105,熔点为130~135℃,所述低密度聚乙烯的分子量为3×103~1×104,熔点为125~130℃,且所述低密度聚乙烯占所述高密度聚乙烯与低密度聚乙烯的混合物的质量百分比为10~30%。
优选的是,所述的用作锂离子电池隔膜的无机复合微孔膜中,所述无机复合微孔膜的厚度为25~60μm,孔隙率为35~70%,孔径为50~100nm。
优选的是,所述的用作锂离子电池隔膜的无机复合微孔膜中,所述任一个外层与所述中间层的厚度比值在1:1.5~1:3,所述中间层占所述无机复合微孔膜的质量百分比为50~78%。
一种用作锂离子电池隔膜的无机复合微孔膜的制备方法,包括以下步骤:
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