[发明专利]隔膜的制备方法、隔膜及应用隔膜的电化学装置

说明书

本发明公开了一种隔膜的制备方法、隔膜及应用隔膜的电化学装置，该方法包括以下步骤：步骤一：将无机颗粒、粘接剂颗粒、溶剂均匀混合，形成均匀的混合液，其中，粘接剂颗粒溶于溶剂中；步骤二：将混合液干燥，得到粘接剂包覆的微粒；步骤三：将微粒均匀平铺于极片表面，对极片加热，并通过热辊辊压，得到隔膜。本发明还公开了一种使用负极、正极、电解液以及上述隔膜所组成的电化学装置。相对于现有技术，本发明制备过程简单，制作成本低，制得的隔膜的厚度薄，能极大程度的提升锂离子电池的能量密度，此外，制得的隔膜和极片界面接触更加紧密，有利于电解液的浸润和扩散，同时缩短了锂离子的传输路径，使所得到的锂离子电池性能更优。

发明领域

本发明属于电池隔膜技术领域，尤其涉及一种隔膜的制备方法、隔膜及应用隔膜的电化学装置。

背景技术

2021年国家明确的提出了碳达峰和碳中和的具体目标，全球65％的经济体也公布了自己国家对碳中和的具体计划。锂离子电池作为新的能源载体，对碳排放的降低起着至关重要的作用。

从九十年代至今，电池技术已经取得了重大进步，各项技术均已进入平台期，但电池的能量密度和成本仍是制约其发展的关键因素。作为电池主要组件之一的隔膜一直都是电池的关键组成部分，其成本约占电芯成本的20％，同时因为隔膜不参与电化学反应，但是会占据电池的内部空间体积，所以隔膜的厚度直接影响着电池的能量密度，而现有隔膜制备方法制作成本高，对于厚度的降低已经接近极限，很难满足市场对于电池的性能需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隔膜的制备方法、隔膜及应用隔膜的电化学装置，降低制作成本并制作出厚度更薄的隔膜，从而提升电池的能量密度，使得到电池的性能更好。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明公开了一种隔膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将无机颗粒、粘接剂颗粒、溶剂均匀混合，形成均匀的混合液，其中，所述粘接剂颗粒溶于所述溶剂中；

步骤二：将所述混合液干燥，得到粘接剂包覆的微粒；

步骤三：将所述微粒均匀平铺于极片表面，对所述极片加热，并通过热辊辊压，得到隔膜。

其中，所述极片，包括正极极片和负极极片，正极极片的活性物质包括但不限于钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂和磷酸铁锂中的一种或两种及以上的组合，负极极片的活性物质包括但不限于人造石墨、硅材料、硅碳材料、氧化亚硅材料中的一种或两种及以上的组合；所述无机颗粒、粘结剂颗粒、溶剂在混合时加料顺序不限；最终得到的所述隔膜与所述极片相互紧密粘接在一起成为一个整体，形成了复合隔膜极片。

进一步地，在步骤一中，先向容器中加入无机颗粒，在搅拌的同时，缓慢而均匀地喷入溶液，所述溶液为所述粘接剂颗粒溶于所述溶剂形成。这样能使所述粘接剂颗粒充分包覆所述无机颗粒，增加了所述无机颗粒的粘接性能，在辊压后所述无机颗粒能够与所述极片紧密粘接；其中，用于混合的所述容器包括搅拌罐、烧杯、双锥混合器和高速微粒混合器中的一种。

进一步地，在步骤一中，所述无机颗粒包括二氧化硅、三氧化二铝、勃姆石、二氧化钛、二氧化镁、硫酸钡、二硫化钼中的一种或者两种以上的组合；

所述粘接剂颗粒，包括聚烯烃、聚丙烯酸酯、聚丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚异丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物的一种或者两种以上的组合，用于粘接所述无机颗粒和所述极片；

所述溶剂，包括烷烃、环烷烃、苯类同系物、酮类和酯类中的一种或者两种以上的组合，其中，所述烷烃包括戊烷、己烷、庚烷或辛烷的至少一种，所述环烷烃包括环戊烷、环己烷、环庚烷或环辛烷的至少一种，所述苯类同系物包括苯、甲苯或二甲苯的至少一种，所述酮类包括丙酮或丁酮的至少一种，所述酯类包括乙酸甲酯或乙酸乙酯的至少一种，用于溶解所述粘接剂颗粒。