[发明专利]锂离子电池隔膜及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明公开了一种锂离子电池隔膜及其制备方法和锂离子电池，其包括聚烯烃基膜和设于所述聚烯烃基膜表面的静电纺丝膜层，所述静电纺丝膜层包括聚芳醚酮和碳纳米管。该锂离子电池隔膜具有优异的耐温性、润湿性和离子电导率，且机械强度高，具有应用前景。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池隔膜及其制备方法，还涉及一种含有该锂离子电池隔膜的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、自放电率低、倍率性能好、循环寿命长、无记忆效应、对环境友好等一系列的优点，广泛应用于手机、数码相机、笔记本电脑。近年来随着电动汽车和储能系统等领域的的快速发展，锂离子电池需求更加广泛，同时也对锂离子电池的性能有了更高的要求。

作为锂离子电池中关键内层组件之一，隔膜的功能是为锂离子在液体电解质中的传输提供通道，并且隔离电池的阴阳两极以避免两电极直接接触造成短路。在锂离子电池中，隔膜的优劣与电池的界面结构、内阻等密切相关，进而对电池的容量、循环性能、安全性能等产生相应的影响。

目前，商品化的聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)及聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)等聚烯烃膜的润湿性和热稳定性不好，容易导致电池短路，引发热失控等一系列的安全问题。因此，开发新型耐热性好、离子电导率高的锂离子电池隔膜成为当前研究工作的热点。

发明内容

有鉴于此，本发明有必要提供一种锂离子电池隔膜，该锂离子电池隔膜以聚烯烃基膜作为基底，将含有聚芳醚酮和碳纳米管的纺丝溶液通过静电纺丝工艺，在聚烯烃基膜的表面制得静电纺丝膜层，使得该锂离子电池隔膜具有较高的机械强度、热稳定性、电解液润湿性和离子电导率，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明首先提供了一种锂离子电池隔膜，其包括：

聚烯烃基膜；

设于所述聚烯烃基膜表面的静电纺丝膜层，所述静电纺丝膜层包括聚芳醚酮和碳纳米管。

进一步的，所述聚烯烃基膜为聚烯烃微孔膜，所述聚烯烃微孔膜选自聚乙烯微孔膜或聚丙烯微孔膜。

本发明还提供了一种如前述的锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：

提供一聚烯烃基膜：

提供纺丝液，将聚芳醚酮粉末和碳纳米管加入有机溶剂中充分搅拌，溶解完全得到纺丝液；

将所述聚烯烃基膜裁剪后固定，将纺丝液通过静电纺丝工艺纺丝至所述聚烯烃基膜的表面后，烘干，得到锂离子电池隔膜。

进一步的，所述的提供纺丝液的具体步骤为：将聚芳醚酮粉末和碳纳米管加入有机溶剂中，于40～80℃搅拌1～3h溶解完全。

进一步的，所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮。

进一步的，所述纺丝液中，所述聚芳醚酮的质量分数在10～15％，所述碳纳米管的质量分数为1.0～3.0％。

进一步的，所述静电纺丝工艺采用静电纺丝喷涂装置实现，其具体参数为：推进速率在0.2mL/h～0.6mL/h之间，纺丝电压在15kV～20kV之间，接收板与针头距离控制在15cm～20cm之间。

进一步的，所述烘干的具体步骤为：于50～100℃烘烤4～9h。

本发明还提供了一种锂离子电池，其由正极片、负极片、隔膜和电解液组装而成，所述隔膜采用如前所述的锂离子电池隔膜。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：