[发明专利]一种涂覆氧化铝的隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料化学技术领域，具体涉及一种涂覆氧化铝的隔膜及其制备方法。

背景技术

隔膜作为锂离子电池中的关键内层组件之一，其对电池的容量、循环性能、充放电电流密度等关键特性有直接的影响，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能有重要作用。采用氧化铝作为涂层材料涂覆在锂电池隔膜表面可以在电流过大时，体积膨胀，有效阻断电流，为大功率锂电池高能量安度且安全可靠充放电提供了可能。并且，具有非常优良的导热性能和优良的阻燃性，会阻止大范围的燃烧甚至爆炸，从而提高电池的安全性。

现有技术中记载了一些使用无机盐为原料的隔膜制备方法，但这些方法存在以下缺点：首先，需要加入有机物或其他添加剂，工艺复杂且不环保；其次，反应时间较长，常需要几天或几周；第三，对反应条件要求较高，通常需要高温。德国的德固赛通过热压的形式直接将无机粉体压到隔膜上面，容易出现掉粉现象，引起隔膜性质发生变化，从而直接影响锂电池容量及充放电性能。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提供一种涂覆氧化铝的隔膜制备方法，该方法避免了有机物或其他添加剂的使用，并大大缩短了反应时间，不需要高温烧结，工艺简单，还能够有效的提高氧化铝涂覆的紧密性和均匀性，并且不易掉粉。

本发明提供的一种涂覆氧化铝的隔膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将经亲水处理的隔膜浸润在Al³⁺的盐溶液中，然后垂直拉出，在氨气与氮气混合气的氛围下烘烤6分钟~24小时，再进行室温干燥，得到含氢氧化铝的隔膜，压制，之后在氮气或者真空条件下进行烘烤脱水，冷却，再依次用水、醇洗涤，最后干燥，得到涂覆氧化铝的隔膜。

优选地，亲水处理为将隔膜浸泡在十二烷基磺酸、聚乙二醇、或氟碳烷活性剂中，浸泡10~30分钟，或者将隔膜放入等离子体处理腔内，通入氩气，打开射频电源，调设功率至500W，在常压下处理0.5~10分钟。

优选地，隔膜为聚丙烯（PP）隔膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯（PP/PE/PP）隔膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）无纺布隔膜中的一种。

优选地，Al³⁺的盐溶液为Al₂(SO₄)₃、Al(NO₃)₃或AlCl₃溶液。

优选地，Al³⁺的盐溶液的浓度为1mol/L。

优选地，氨气与氮气混合气的氛围中氨气与氮气的体积比为1:1~10。

优选地，在氨气与氮气混合气的氛围中80~120°C烘烤6分钟~24小时。

优选地，压制为通过对辊机进行对辊，在2×10⁵Pa压强下压制。

优选地，烘烤脱水的时间为1~24小时，温度为150度。

优选地，氧化铝的平均颗粒直径为0.05~1μm；

本发明还提供上述方法制得的涂覆氧化铝的隔膜。

现有技术中，常使用粘合剂来将活性物质粘结在电池隔膜上，但是在电池充放电过程中可能引起粘合剂被电解液溶胀、破裂等现象，导致电池短路引起爆炸，因此存在一定安全隐患。与现有技术相比，本发明避免了有机物或其他添加剂的使用，直接将氧化铝涂覆与隔膜表面，减少电池内不必要的内阻，保证了在电池充放电循环中活性物质、集流体等界面间的联通，提高了隔膜的性能。并且，本发明反应时间短，不需要高温烧结，工艺简单，能够有效的提高氧化铝涂覆的紧密性和均匀性，并且不易掉粉。通过添加氧化铝纳米涂层，提高电池隔膜的耐热性，提高电池的安全性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明实施例的氧化铝涂层的隔膜电子显微镜图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1