[发明专利]一种锂离子电池青檀纸筛隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池青檀纸筛隔膜及其制备方法。包括以下步骤：制备青檀纸膜；将水溶性胶液与PE粉末混合调和，形成固液混合黏胶液；在青檀纸膜的表面均匀涂覆固液混合黏胶液，然后通过固液混合黏胶液依次堆叠多层青檀纸膜；将堆叠完成的青檀纸膜进行压合并垂直于表面用激光纵向切割成片，即可得到锂离子电池青檀纸筛隔膜。其内部形成了“纳米管道”空腔，且空腔的管道和管口直接朝向锂离子电池的正、负极，有利于锂离子的快速传输和减少电池内阻，且“纳米管道”空腔具有较大的比表面积，能够储存更多的电解液，电池蓄电能力更大；在热失控的情况下，PE粉末固液混合黏胶层能关闭隔膜锂离子通道，起到保护电池的作用，达到安全目的。

技术领域

本发明属于锂离子电池隔膜技术领域，具体涉及一种锂离子电池青檀纸筛隔膜及其制备方法。

背景技术

锂电池在日常生活领域中，已被广泛应用在各种智能硬件如手机，平板电脑、电动汽车等。然而，在锂离子电池中，采用都是可燃性有机液体作为电解质，在高温条件下，这些电解液可能会引起燃烧，甚至发生爆炸，存在安全隐患。

近年来，锂离子电池频繁发生燃烧事故，锂离子电池起火的原因在于传统的锂离子电池在大电流下工作，有可能出现自生的锂枝晶，从而刺破锂离子电池的隔膜导致电池短路；由于锂电池内的电解液为有机液体，在高温条件下，会加剧电解液发生副反应、从而引起氧化分解电解液有机液体、产生气体、继而发生锂离子电池热失控，出现燃烧、爆炸等现象。如果锂电池中的隔膜不能很好的解决上述问题，那么就会出现锂电池热失控安全故障。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种锂离子电池青檀纸筛隔膜及其制备方法。目的是提升锂离子电池热失控下的安全性能及工作状态下的锂离子在正负极之间的传输效率进而提高锂离子电池的功率。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种锂离子电池青檀纸筛隔膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)利用湿法造纸抄纸工艺制备得到青檀纸膜；

(2)将水溶性胶液与PE粉末混合调和，形成固液混合黏胶液；

(3)在步骤(1)得到的青檀纸膜的表面均匀涂覆步骤(2)得到的固液混合黏胶液，然后通过固液混合黏胶液依次堆叠多层青檀纸膜；

(4)将堆叠完成的青檀纸膜进行压合，得到青檀纸筛隔膜；

(5)垂直于青檀纸筛隔膜的表面，用激光纵向切割成片，所得的青檀纸筛隔膜片即为锂离子电池青檀纸筛隔膜。

进一步地，步骤(1)中，所述青檀纸膜的制备方法为：以青檀纤维为原料或者以20～30％的PE短切纤维和80～70％的青檀纤维为原料，经湿法造纸抄纸工艺制备得到。

所述青檀纤维是从青檀树树皮中按照常规方法制备得到的短切纤维，此种纤维按照湿法造纸的抄纸工艺或者在此种纤维中掺入少量的PE短切纤维制备成的青檀纸膜，其横截面呈现出徽州瓦片式的叠加孔洞的独特形貌，此专利中将其称之为徽州瓦片结构。当以这样的青檀纸膜按照本发明的工艺制备成青檀纸筛隔膜之后，隔膜中会形成复杂贯通的空腔“纳米管道”，且纳米管道的管道和管口会直接朝向锂离子电池的正负极，这样会更利于锂离子在正负极之间的快速传输。而且，这种复杂贯通的空腔“纳米管道”具有较大的比表面积，能够容纳更多的能够让锂离子运动的电解液。这样同样规格的锂离子电池，本发明制备的青檀纸筛隔膜的储液能力远远大于聚酯纤维隔膜，因此相较采用聚酯纤维隔膜的锂离子电池其蓄电能力更大，能量密度也更大。

所述PE短切纤维和青檀纤维的直径均小于7um，长度均为3～5mm；所述PE短切纤维还可替换为同等尺寸的PP短切纤维。这样尺寸的PE短切纤维和青檀纤维制备成的纸膜或者无纺布具有更好的机械强度和热稳定性。