[发明专利]一种使用无机有机复合材料制备的锂离子电池隔膜

说明书

本发明涉及一种使用无机有机复合材料制备的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括至少两层依次叠加的聚烯烃基多孔膜，相邻两层聚烯烃基多孔膜间通过无机有机复合料液粘接固定；其中，无机有机复合料液按照重量份计算，包括以下成分：聚烯烃乳液30～50份、粘接剂5～10份、纳米级改性复合纤维3～8份、分散剂0.2～0.5份、增塑剂0.1～0.5份。本发明制备的锂离子电池隔膜性能较为稳定，尤其是应用在电动汽车所用锂离子电池中，在电动汽车工作过程中，隔膜能够耐受较高温度，隔膜收缩率较之现有聚烯烃基隔膜有显著降低，使得电池整体寿命显著延长，安全性大大提高，电动产品的使用便利性、安全性和稳定性也随之提高。

技术领域

本发明涉及离子电池领域，具体涉及一种使用无机有机复合材料制备的锂离子电池隔膜。

背景技术

电动化大趋势愈演愈烈，国家鼓励高能量密度电池的使用，并对电池安全性要求越来越高。锂离子电池以其高能量密度和长循环寿命成为如今重要的新能源之一，但近年来，手机、汽车等电子/动力系统的燃烧或爆炸事故频繁不断，锂离子电池给我们带来便利的同时也伴随着危险的隐患。作为锂电池四大材料之一的隔膜，其材质一般为聚烯烃基多孔膜，电池隔膜在锂离子的充放电过程中，主要起到分隔正负极、避免电池短路、确保Li⁺的通过性、保证电池内部电路畅通的作用。此类隔膜的优点是价格便宜，力学性能好，且具有较好的电化学稳定性；但也存在对电解液的润湿性较差、热稳定性差的问题。因此，亟待发展一种新型的高性能锂离子电池隔膜。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种安全性能高的使用无机有机复合材料制备的锂离子电池隔膜。

本发明通过以下方案进行实现：

一种使用无机有机复合材料制备的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括至少两层依次叠加的聚烯烃基多孔膜，相邻两层聚烯烃基多孔膜间通过无机有机复合料液粘接固定；

其中，无机有机复合料液按照重量份计算，包括以下成分：

聚烯烃乳液30～50份、粘接剂5～10份、纳米级改性复合纤维3～8份、分散剂0.2～0.5份、增塑剂0.1～0.5份。

优选地，所述聚烯烃乳液为聚偏氟乙烯乳液或聚四氟乙烯乳液。

优选地，所述聚偏氟乙烯乳液中，聚偏氟乙烯的固含量为60％；所述聚四氟乙烯乳液中，聚偏氟乙烯的固含量为60％。

优选地，所述胶黏剂为聚丙烯酸酯水性粘合剂。

优选地，所述分散剂为聚丙烯酸铵。

优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯。

优选地，所述为纳米级改性复合纤维为纳米级氧化钽/碳改性复合纤维；纳米级氧化钽/碳改性复合纤维的制备方法为：

S1.称取乙醇钽加入至无水乙醇中，搅拌至完全溶解，得到乙醇钽溶液；称取氢氧化钠颗粒加入至无水乙醇中，搅拌至完全溶解，得到氢氧化钠乙醇溶液；

其中，乙醇钽溶液中，乙醇钽与无水乙醇的质量比为1:6～12；氢氧化钠乙醇溶液中，氢氧化钠颗粒与无水乙醇的质量比为1:10～15；

S2.将乙醇钽溶液加入至氢氧化钠乙醇溶液中，混合至均匀后，倒入聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，升温至80～120℃，反应5～8h，自然冷却至室温后，过滤收集固体物，将收集的固体物先使用丙酮洗涤三次，再使用纯化水洗涤三次，然后置于70～90℃的烘箱中处理至完全干燥，粉碎至纳米颗粒，得到羟基氧化钽；

其中，乙醇钽溶液与氢氧化钠乙醇溶液的质量比为1:1.2～2.5；

S3.称取聚碳酸酯加入至N-甲基吡咯烷酮中，搅拌至完全溶解后，以第一搅拌速度边搅拌边加入羟基氧化钽，待羟基氧化钽完全加入后，以第二搅拌速度继续搅拌5～8h，得到羟基氧化钽/聚碳酸酯混液；