[发明专利]一种锂离子二次电池的聚合物隔膜的电晕处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池的聚合物隔膜的电晕处理方法，具体涉及高频高压电晕处理聚合物分子隔膜改善其结构以提高电池性能的工艺方法。

背景技术

当前在锂离子二次电池与超级电容器等储能电源中，聚合物隔膜因为能够显著提高储能电源的循环寿命和能量密度，具有良好可加工性能而得到了广泛应用。储能电源应用聚合物分子隔膜，不仅能够改善电源的漏液，燃烧和爆炸等问题，而且能够使显著提高其高能量，大电流充放电性能，可广泛应用到将来的新能源汽车，电网调峰与电子通讯设备中。

电池隔膜基体材料主要包括聚丙烯、聚乙烯材料和添加剂，隔膜所采用基体材料对隔膜力学性能以及与电解液的浸润度有直接的联系。基体材料为聚丙烯或聚乙烯的隔膜，由于聚合物分子结晶度高且极性小，不利于电解质溶液的浸润，从而只能仅靠隔膜微孔中包埋的电解质进行导电。同时，对于聚丙烯材料，属于难粘材料，而不利于正、负极间的粘接，隔膜与电极间界面结合不紧密，将会大大影响电池的能量密度和安全性。

电晕放电是气体介质在不均匀电场中的局部自持放电。在曲率半径很小的尖端电极附近，由于局部电场强度超过气体的电离场强，使气体发生电离和激励，因而出现电晕放电。电晕放电会产生细小密集的紫蓝色火花，使空气电离并产生各种离子，离子在强电场的作用下，加速并冲击需要处理的聚合物材料，可以使分子化学键断裂而降解，增加表面粗糙度和表面积，增加承印物表面的附着能力。放电时还会产生大量的臭氧，臭氧是一种强氧化剂，能使聚合物分子发生氧化，产生羰基与过氧化物等极性较强的基团，从而提高聚合物表面能增加其对极性溶剂的润湿性。

发明内容

本发明目的是提供一种锂离子二次电池的聚合物隔膜的电晕处理方法，通过改善隔膜结构，增加聚合物隔膜表面积，提高电解液润湿性和保液量，从而提升电池性能，改善电池安全特性。

本发明的技术方案如下：

一种锂离子二次电池的聚合物隔膜的电晕处理方法，以聚合物隔膜为靶体，利用频率范围50～1000Hz、电压范围5000～15000V/m²的高频高压交流电，控制输出功率10～30%、放电处理时间0.5～10m/min的放电条件使空气电离产生各种离子，在强电场作用下加速冲击聚合物隔膜，然后干燥即可；所述的聚合物隔膜厚度为0.1-100μm，结构至少为一层；（该聚合物隔膜可以是一层或者多层的结构）

每一层材料包括以下三种中的任一种：

1）聚烯烃基体材料、聚偏氟乙烯基体材料或纤维素复合膜材料；

2）将第1）种隔膜材料经过有机溶剂浸蘸形成的隔膜，所用的有机溶剂为丙酮、N-甲基吡咯烷酮、碳酸二甲酯、聚碳酸酯和乙基纤维素中的一种或几种；

3）将第1）种隔膜材料通过浸蘸其他聚合物分子胶体形成隔膜；所述的其他聚合物分子包括聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，六氟丙烯，苯乙烯，丙烯腈、甲基丙烯酸，聚丙烯酰胺，甲酯聚甲醛、聚碳酸酯、聚砚、聚酰亚胺、聚芳醚、聚芳酰胺以及含氟高分子、含硼高分子中的一种或几种；

所述的电晕处理过程需要在除尘空气中进行；优选在0～50℃，相对湿度范围20～50%的除尘空气中进行。

上述电晕处理后的隔膜干燥条件可以是室温自然干燥，鼓风干燥，真空干燥。优选真空干燥。

本发明提供了一种锂离子二次电池的聚合物隔膜的电晕处理方法，以聚合物分子隔膜材料为靶体，利用高频、高压放电条件使空气电离产生各种离子，并在强电场作用下加速冲击隔膜，使聚合物分子化学键断裂而降解，增加隔膜表面粗糙度和表面积，提高承印物表面附着能力。同时利用空气电离产生的大量强氧化剂臭氧，将隔膜聚合物分子氧化产生羰基和过氧化物等极性较强的基团，提高隔膜表面能增加其对极性溶剂的润湿性与保液量，增加离子通透性和安全性。

附图说明

图1为20μm厚聚乙烯锂电池隔膜表面；

图2为20μm厚聚乙烯锂电池隔膜表面扫描电镜图；

图3为30%输出功率电晕处理聚合物隔膜表面；

图4为30%输出功率电晕处理聚合物隔膜表面扫描电镜图；

图5为20%输出功率电晕处理聚合物隔膜表面扫描电镜图；

图6为未处理隔膜，20%功率电晕处理隔膜和30%功率电晕处理隔膜在电解液中浸泡60天后隔膜表面。

具体实施方式

以下结合具体实施例进一步对本发明进行说明。

实施例1