[发明专利]一种锂电池隔膜及其制备方法

说明书

本申请涉及锂电池隔膜技术领域，具体公开了一种锂电池隔膜及其制备方法。一种锂电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：S1：将聚烯烃基膜表面进行等离子体预处理，然后在表面接枝光引发剂得到修饰基膜；S2：将纤维素溶解在烷基季磷碱内，然后加入聚合单体混合均匀制得浸润液；S3：将修饰基膜浸泡在浸润液中，在紫外光引发下进行聚合反应，然后经过酸洗、水洗后干燥得到浸润层；S4：将聚乙烯醇与锂源熔融反应，冷却后洗涤、过滤、干燥制得改性聚乙烯醇；S5：将改性聚乙烯醇溶解在溶剂内制得涂覆液，然后将涂覆液均匀涂抹在浸润层表面，干燥后得到涂覆层即得。本申请的锂电池隔膜具有高电导率、高浸润性的优点。

技术领域

本申请涉及锂电池隔膜技术领域，更具体地说，它涉及一种锂电池隔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是一种高效的能量储存和转换设备，具有高能量密度和较长的循环寿命，在手机、笔记本电脑、无人机等便携电子设备中广泛应用。随着锂离子电池在电动汽车、新能源储能设备等新兴领域的应用，其性能已经难以满足目前的需求，亟需开发新型的锂离子电池技术。

隔膜是锂离子电池的关键组件，位于正负极之间，阻止正负极直接接触，而允许锂离子在其中自由通过。隔膜本身不参与电化学反应，但其性能会直接影响电池的安全性、功率密度等性能。隔膜通常是由聚烯烃等高分子材料制成，对电解液的润湿性、吸液性和保液性较差，通常需要进行改性来提升这方面的性能指标以满足使用要求。

目前，对于隔膜的润湿性改性方向很多，例如将无机材料涂覆在隔膜表面，提升基膜的热稳定性和浸润性。又如采用多巴胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氧乙烯和聚偏二氟乙烯等材料在隔膜表面形成功能性涂层，进而提升隔膜与电解液的亲和性。

针对上述的相关技术，虽然在隔膜表面进行改性或设置涂层可以提升隔膜的润湿性，但对隔膜的离子电导率会造成不良影响，两者不能很好的平衡。

发明内容

为了综合改善锂电池隔膜的润湿性和离子电导率性能，本申请提供一种锂电池隔膜及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种锂电池隔膜的制备方法，采用如下的技术方案：

一种锂电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：

S1：将聚烯烃基膜表面进行等离子体预处理，然后在表面接枝光引发剂得到修饰基膜；

S2：将纤维素溶解在烷基季磷碱内，然后加入聚合单体混合均匀制得浸润液；

S3：将修饰基膜浸泡在浸润液中，在紫外光引发下进行聚合反应，然后经过酸洗、水洗后干燥得到浸润层；

S4：将聚乙烯醇与锂源熔融反应，冷却后洗涤、过滤、干燥制得改性聚乙烯醇；

S5：将改性聚乙烯醇溶解在溶剂内制得涂覆液，然后将涂覆液均匀涂抹在浸润层表面，干燥后得到涂覆层即得。

通过采用上述技术方案，采用聚烯烃材料作为基膜，具有较好的化学稳定性、机械强度以及较低的成本，但同时聚烯烃材料不含有极性官能团，因此基膜的表面能较低，与电解液的相容性差，吸液率低，电解液的保留率差。本申请中采用纤维素、烷基季磷碱、聚合单体复配使用，在光引发剂下发生接枝聚合反应，可以在基膜表面形成一层浸润层，聚合单体可以提供大量的极性基团，显著改善了隔膜的电解液浸润性，同时纤维素在烷基季磷碱“分子剪刀”的作用下发生分子链破碎、重排交联现象，可以在浸润层内形成均匀尺寸的纳米微孔结构，不但提高了隔膜的电解液吸收率，而且这些纳米微孔不会对锂离子的迁移产生阻碍，同时也提升了离子电导率。

另外，在浸润层表面形成涂覆层，一方面可以对浸润层起到很好的保护，降低电解液在电池充放电的电化学过程中对浸润层的影响，保护浸润层的纳米微孔结构。另一方面聚乙烯醇与锂源熔融反应后可以形成快速锂离子多维度迁移通道，进一步提高了隔膜的离子电导率，最终可以得到高离子电导率、高浸润性的锂电池隔膜产品。

优选的，所述烷基季磷碱为四甲基氢氧化磷、四乙基氢氧化磷、四丁基氢氧化磷中的至少一种。