[发明专利]一种提高锂离子电池隔膜浸润性的方法及隔膜浸润性评估方法

说明书

本发明涉及锂电池隔膜领域，公开了一种提高锂离子电池隔膜浸润性的方法，将电池隔膜浸泡于过氧化苯甲酰的混合溶液中，其中过氧化苯甲酰的质量浓度为1‑3%，在75‑80℃下浸泡反应45‑90分钟，然后将隔膜置于溶剂中超声清洗，取出后干燥。本发明还公开了一种对所述锂离子电池隔膜进行浸润性评估的方法，基于电解液在水平式隔膜中渗透，根据电解液在隔膜中扩散与时间的关系计算渗透系数。本发明通过采用一种简单的化学处理方法在隔膜内引入含氧基团，在不牺牲理化性能的情况下提高润湿性和电解液吸收率，改善了电池倍率性能；同时设计了一种简单的水平式隔膜对电解液浸润性测量方法，提高测量结果准确性，降低测量成本。

技术领域

本发明涉及锂电池隔膜领域，尤其涉及一种提高锂离子电池隔膜浸润性的方法及隔膜浸润性评估方法。

背景技术

近年来，为了适应新能源需求，如电动汽车和储能系统，提高锂离子电池性能引起了广泛的研究兴趣，隔膜作为锂离子电池的关键部件，得到了迅速的发展。隔膜的主要作用是将正负极片分开防止短路，同时允许锂离子载流子的快速传输，并尽量减少对电池电化学能量效率产生不利影响的任何过程。锂离子电池高聚物隔膜由多种无机、有机和自然材料制成，通常含有直径大于的孔，原材料包括无纺布纤维(如尼龙、棉、聚酯、玻璃)、聚合物薄膜(聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等)和天然物质(如橡胶、石棉、木材)。通过干法和湿法制备的聚烯烃多孔膜是目前使用最广泛的锂离子电池隔膜，微孔聚烯烃材料具有强度高、耐酸碱腐蚀性好、生物相容性好等特点，其工业制备较成熟，已广泛应用在锂离子电池中。但是聚烯烃隔膜具有疏水性，对极性有机液体电解液的浸润性很差，导致锂离子电池内阻增加，降低了电池的功率密度，为了优化锂离子电池隔膜，目前采用了多种方法，其中研究最多的是在聚烯烃隔膜表面负载功能化的微孔陶瓷颗粒，但是这一做法增加了隔膜的厚度，不利于电池高能量密度的技术需求。

申请号CN201810057290.1，公开日2020年07月31日的中国专利公开了一种具有高浸润性、高热稳定性的锂电池隔膜的制备方法，所述制备方法为：将基体膜和反应前驱体通过等离子化学沉积的方法将陶瓷粒子沉积在基体膜表面得到具有高浸润性、高热稳定性的锂电池隔膜；其中，所述基体膜为聚甲基戊烯隔膜，所述反应前驱体为正硅酸乙酯、甲硅烷、三甲基二硅氧烷、四甲基二硅氧烷或六甲苯二醚。本发明通过等离子体化学沉积法在自制的高熔点的聚甲基戊烯微孔隔膜上沉积陶瓷粒子，从而制备了一种具有高浸润性、高热稳定性的锂电池隔膜。

该专利通过等离子体化学沉积法在聚甲基戊烯微孔隔膜上沉积陶瓷粒子，虽然沉积层厚度可控，但仍在一定程度上增加了隔膜的厚度，不利于电池高能量密度的技术需求。

申请号CN201910036030.0，公开日2019年05月10日的中国专利公开了一种用于检测电池隔膜吸液速率和保液量的垂直检测方法，该方法操作便捷且实施难度小，其通过截取、垂直浸润等步骤对电池隔膜进行测试，该方法与传统的浸渍法相比，垂直检测运用微孔隔膜的毛细现象，吸收电解液，避免了浸渍方法因为滤纸吸收时间的不确定性影响实验结果，而且，在测试溶液中添加惰性显色剂，可以直观观察不同样本之间的显著差异，提高隔膜测试的时效性，再者，该方法加入了干燥步骤并采用干燥后隔膜样本进行计算，可去除测试溶液中锂盐对隔膜样本的影响，从而可更精确地计算电池隔膜的保液量，进而提高隔膜测试的准确性。

但垂直检测方法忽略了电解液惯性和重力的影响，同时由于电解液蒸发速率通常很高，蒸发过程与吸胀同时发生，这也会增加结果的误差。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种提高锂离子电池隔膜浸润性的方法及隔膜浸润性评估方法。通过简单的化学处理方法在聚烯烃复合隔膜上引入含氧基团，在对隔膜理化性能没有明显影响的同时提高隔膜润湿性和电解液的吸收率；同时设计了一种简单的水平式隔膜对电解液浸润性的测量方法，提高测量结果准确性，降低了测量成本。