[发明专利]一种低导电率的锂离子电池用隔膜的制备方法

说明书

 

技术领域

    本发明涉及一种低导电率的锂离子电池用隔膜的制备方法，属于电池技术领域。

 

背景技术

锂离子电池是指以Li⁺嵌入化合物作为正、负极活性物质的二次电池。正极活性物质一般采用锂金属氧化物，如LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄和 LiFePO₄等。负极活性物质一般采用碳材料。电解液为溶有锂盐，如LiPF₆、LiClO₄、LiAsF₆和LiBF₄等有机溶液。按电解液的状态一般分为：液态锂离子电池、聚合物锂离子电池和全固态锂离子电池。液态锂离子电池一般就称为锂离子电池。锂离子电池实际上是Li⁺的浓差电池，充电时，Li⁺从正极材料脱嵌，通过电解质（液）迁移到负极，并嵌入到石墨的层状结构中，此时负极处于富锂状态，正极处于贫锂状态；放电时反应过程相反。锂离子电池在充放过程种，Li⁺在正、负两极间嵌入和脱嵌，因此锂离子电池也被称为“摇椅电池”。 锂离子电池特点：1、比能量高，锂离子电池质量比能量达120Wh/kg，体积比能量达300Wh/dm³；2、平均放电电压高，锂离子电池的平均放电电压3.7V左右，是镉镍电池和氢镍电池的3倍；3、自放电率低，锂离子电池在正常存放情况下的月自放电率小于10%；4、无记忆效应；5、充放电安时效率高，化成后的锂离子电池充放电安时效率一般在99%左右；6、循环寿命长，锂离子电池在100% DOD下，充放电可达800周；7、工作温度范围宽，锂离子电池的工作温度范围一般在-20℃~45℃；8、对环境友好，锂离子电池被称为“绿色电池”。

作为锂电池四大材料之一的隔膜，尽管并不参与电池中的电化学反应，但却是锂电池中关键的内层组件。电池的容量、循环性能和充放电电流密度等关键性能都与隔膜有着直接的关系，隔膜性能的改善对提高锂电池的综合性能起着重要作用。 在锂电池中，隔膜吸收电解液后，可隔离正、负极，以防止短路，但同时还要允许锂离子的传导。而在过度充电或者温度升高时，隔膜还要有高温自闭性能，以阻隔电流传导防止爆炸。不仅如此，锂电池隔膜还要有强度高、防火、耐化学试剂、耐酸碱腐蚀性、生物相容性好、无毒等特点。液态电解质锂离子电池所用隔膜可以分为：微孔高分子膜，非织造布及复合隔膜。由于具有加工成本较低和机械性能较好的优点，微孔高分子膜膜使用最广泛。非织造布的优点是成本低和热稳定性好。而复合隔膜由于提供了极好的热稳定性和对非水电解质的侵润性，近来也引起很大的关注。

常用的隔膜材料可以分为2大类：①聚合物膜 ；②无纺布膜。无纺布膜又分为玻璃纤维、合成纤维、陶瓷纤维纸。当前商品化的聚合物隔膜大多采用微孔聚烯烃隔膜，因为聚烯烃化合物在合理的成本范围内可提供良好的机械性能和化学稳定性，而且具有高温自闭性能，能够加强电池日常使用的安全性。以聚乙烯（P E）和聚丙烯（P P）为主的聚烯烃，分单层PP、单层PE，以及3层的PP/PE/PP。膜厚度一般在10～40 μm，微孔尺寸在50～250 nm，孔隙率在35％左右。高端电池，特别是动力锂离子电池对隔膜产品的一致性要求更高，除厚度、表面密度及力学性能等基本性能外，还对微孔的尺寸和分布的均一性提出更多要求。

专利CN102270756A公开一种锂离子电池用聚四氟乙烯复合隔膜。它包括一隔膜,所述的隔膜由上层聚丙烯微孔膜与下层聚丙烯微孔膜或上层聚乙烯微孔膜与下层聚乙烯微孔膜所形成,其特征在于所述的上层聚丙烯微孔膜与下层聚丙烯微孔膜之间或上层聚乙烯微孔膜与下层聚乙烯微孔膜之间设有一聚四氟乙烯微孔膜。专利CN 101241982公开了一种锂离子电池用多孔隔膜的制备方法,本发明所采取的步骤是:将PVDF-HFP与溶剂、非溶剂按比例混合,在50-80℃下恒温搅拌2-6H,得澄清粘稠的溶胶,然后涂布,将涂布好的薄膜干燥后取下,最后放入60～80℃的烘箱中烘干。但是上述方法制备得到的隔膜存在着机械强度不高、导电率高的问题。

 

发明内容

本发明的所要解决的技术问题是锂离子电池用隔膜导电率偏高，通过对其制备方法改进，提出了一种低导电率的锂离子电池用隔膜的制备方法，技术方案是：

一种低导电率的锂离子电池用隔膜的制备方法，包括如下步骤：