[发明专利]一种锂电池用多金属氧酸锂盐复合隔膜

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂电池用复合隔膜及其制备方法，更具体地，本发明涉及SiO₂载体负载多金属氧酸锂盐的复合隔膜及其制备方法。

背景技术

锂电池由于能量密度高，循环寿命长等优点，在市场上得到广泛应用。隔膜作为锂电池的重要部件，起到至关重要的作用。隔膜材料本身是绝缘体，在电池中起隔开正负极片，防止内部短路的作用，同时微孔透过电解液，保证离子传导形成电流回路。在实际生产中，锂电池常用隔膜材质为聚乙烯薄膜（PE)、聚丙烯薄膜（PP)或三层复合薄膜（PP/PE/PP)。传统的锂电池隔膜材质无法与锂离子相容，锂离子在充放电过程中只能穿过隔膜微孔来达到在正负极之间传输的目的，势必影响锂离子的传输速率，尤其是在大电流充放电的时候，影响电池的倍率特性。

另有专利公告号为CN102529247A，公告日为2012.7.4，公开了一种无机/有机复合聚丙烯无纺布基锂电池隔膜及其制备方法。所述无机/有机复合多孔性锂电池隔膜，由基材层和设置在基材层表面的无机/有机复合多孔膜层构成，所述基材层为聚丙烯无纺布；所述无机/有机复合多孔膜层为含有无机纳米粒子和亲水剂的聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物，所述无机纳米粒子为二氧化硅纳米粒子或偶联剂改性的二氧化硅纳米粒子，上述发明无机/有机复合聚丙烯无纺布基锂电池隔膜在保证高离子电导率、优异电化学性能、高机械强度以及低热收缩率的同时，降低锂电池隔膜的生产成本。其所述的隔膜材质，仅能起到阻隔电子的作用，无法实现与电解液中的锂离子相结合，其导离子特性必然会受到影响。

发明内容

本发明针对以上面临的问题，提供了一种锂电池用多金属氧酸锂盐复合隔膜，其原理是锂电池充放电过程中，多金属氧酸锂盐的锂离子能不断与电解液中锂离子发生互换，实现了隔膜材质与电解液中的锂离子相结合，在起到阻隔电子的作用的同时，又保证了其离子导通率，降低了电池内阻，提升了电池的倍率特性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种锂电池用多金属氧酸锂盐复合隔膜，其特征在于：所述复合隔膜包括PVDF-HFP共聚物、SiO₂和多金属氧酸锂盐。

所述多金属氧酸锂盐为Li₃XY₁₂O₄₀，Li₄XY₁₂O₄₀，X指P、Si两种元素中任意一种；Y指Mo、W两种元素中任意一种。

一种锂电池用多金属氧酸锂盐复合隔膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

A．将SiO₂粉末在多金属氧酸锂盐的无水甲醇或无水乙醇溶液中浸渍后滤出，干燥，得多金属氧酸锂盐－SiO₂复合载体粉末；

B．将PVDF-HFP共聚物在丙酮中搅拌，得到粘稠的溶液；

C．按照PVDF-HFP共聚物与多金属氧酸锂盐－SiO₂复合载体粉末按10：1—5的质量比，将多金属氧酸锂盐－SiO₂复合载体粉末加入步骤B的溶液中，搅拌，加入无水乙醇再搅拌后挤出、拉伸、烘干成厚度为10－40um的复合隔膜。

所述步骤A之前还包括对SiO₂的处理，所述处理是：将SiO₂粉末用盐酸浸泡，用去离子水洗净，然后干燥。

SiO₂粉末用盐酸浸泡3小时，用去离子水洗净，300-1000℃干燥2-10小时。

所述步骤A之前还包括对多金属氧酸锂盐的处理，所述处理是将多金属氧酸锂盐40-90℃烘干1-10小时。

所述步骤A中浸渍的时间为6-24小时，所述的干燥，是先在60℃－200℃烘1－10小时，然后在300-600℃烘烤2-10小时。

所述步骤B中的搅拌是，PVDF-HFP共聚物在50℃恒温搅拌1小时。

将多金属氧酸锂盐－SiO₂复合载体粉末加入步骤B的溶液中，搅拌4-24小时，再逐滴加入无水乙醇搅拌2-30分钟。

本发明具有以下优点：