[发明专利]锂离子电池用石墨烯/芳纶涂覆隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池用石墨烯/芳纶涂覆隔膜及其制备方法，包括基层膜，所述基层膜的外侧设置有石墨烯/芳纶复合涂层，且基层膜的至少一个表面设置石墨烯/芳纶复合涂层，并且石墨烯/芳纶复合涂层由芳纶、微隙氧化石墨烯、溶剂、助溶剂、粘接剂和造孔剂；所述制备方法包括以下步骤：步骤1：对芳纶进行浸泡、干燥；步骤2：对芳纶进行紫外照射改性处理；步骤3：对芳纶和粘结剂进行混合搅拌。该锂离子电池用石墨烯芳纶涂覆隔膜及其制备方法，在基层膜的表面设置一个微隙氧化石墨烯/芳纶复合涂层。该涂层有芳纶、微隙氧化石墨烯、溶剂、助剂、粘接剂及造孔剂组成。并将其配以合理的比例，最终制成的改性隔膜的各种性能将大大提高。

技术领域

本发明涉及锂离子电池用隔膜技术领域，具体为一种锂离子电池用石墨烯/芳纶涂覆隔膜及其制备方法。

背景技术

隔膜是电解反应时，用以将正负两极分开防止在电解池中直接反应损失能量的一层薄膜。锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。

目前市面上锂电池采用的聚烯烃隔膜的热收缩性能较差，无法满足动力电池高安全、高比能量密度的要求，同时，聚烯烃类隔膜低的孔隙率也导致隔膜的吸液率较低，严重影响了电池的循环性能和倍率性能；因此，我们提出以芳纶纤维为载体制备锂离子电池隔膜，改进现有隔膜性能的不足的一种锂离子电池用石墨烯芳纶涂覆隔膜及其制备方法，以便于解决上述中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池用石墨烯/芳纶涂覆隔膜及其制备方法，以解决上述背景技术提出的目前市面上锂电池采用的聚烯烃隔膜的热收缩性能较差，无法满足动力电池高安全、高比能量密度的要求，同时，聚烯烃类隔膜低的孔隙率也导致隔膜的吸液率较低，严重影响了电池的循环性能和倍率性能的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种锂离子电池用石墨烯/芳纶涂覆隔膜，包括基层膜，所述基层膜的外侧设置有石墨烯/芳纶复合涂层，且基层膜的至少一个表面设置石墨烯/芳纶复合涂层，并且石墨烯/芳纶复合涂层由芳纶、微隙氧化石墨烯、溶剂、助溶剂、粘接剂和造孔剂。

优选的，所述溶剂为乙二醇-乙醚、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基甲酰胺中的任一种。

优选的，所述基层膜为PE隔膜、PP隔膜、无纺布隔膜、纤维素多孔膜、玻璃纤维膜中的任一种。

优选的，所述石墨烯和芳纶分别采用微隙氧化石墨烯和间位芳纶纤维，且微隙氧化石墨烯和间位芳纶纤维的用量分别为溶剂重量的1.6±1.55wt%和13±5wt%。

优选的，所述助溶剂、粘结剂和造孔剂分别为磷霉素钙助溶剂、醋酸乙烯基聚合物乳胶粘结剂和碳酸氢铵造孔剂。

优选的，所述磷霉素钙助溶剂、醋酸乙烯基聚合物乳胶粘结剂和碳酸氢铵造孔剂的用量分别为溶剂重量的5±3wt%、5±2.5wt%和3±1wt%。

一种锂离子电池用石墨烯/芳纶涂覆隔膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤1：对芳纶进行浸泡、干燥：将间位芳纶纤维在其干重25±3倍的溶剂内充分浸泡6-8天，然后用去离子水清洗3-5遍，将间位芳纶纤维无菌环境下自然风干36-48h；

步骤2：对芳纶进行紫外照射改性处理：将步骤1中干燥后的间位芳纶纤维在320-400nm长波紫外光进行辐照改性，获得紫外辐照改性间位芳纶纤维；

步骤3：对芳纶和粘结剂进行混合搅拌：将紫外辐照改性间位芳纶纤维和醋酸乙烯基聚合物乳胶粘结剂按比例加入混有磷霉素钙助溶的溶剂内，且在55±5℃、360-420r/s条件下搅拌25-35min；