一種鋰離子電池隔膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鋰離子電池隔膜，由兩層膜體復(fù)合而成，其中一層膜體是由納米Al2O3、納米SiO2以及聚偏氟乙烯制備而成，另一層膜體是由高密度聚乙烯制備而成。本發(fā)明制備的鋰離子電池隔膜可以在長時間的充放電中保護電池，能有效地防止電池內(nèi)部溫度上升太快太高出現(xiàn)電池隔膜熔融破裂導(dǎo)致電池內(nèi)部短路，能避免發(fā)生火災(zāi)或爆炸?；煊袩o機納米材料的PVDF膜與HDPE膜層結(jié)合，其閉合溫度上限從120℃提高到185℃，耐高溫性能、熱穩(wěn)定性以及力學(xué)性能也有較大程度的提高，破膜溫度提升到200℃以上，從而可以有效地防止在長時間的充放電中電池內(nèi)部溫度太高而導(dǎo)致隔膜熔融破裂短路而發(fā)生火災(zāi)和爆炸。
【專利說明】-種結(jié)離子電池隔膜及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種裡離子電池隔膜材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種裡離子電池隔膜 及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，裡電池隔膜多W聚己帰、聚丙帰為主要原料制造的PP單層膜、陽單層膜W 及PP/PE/PP的復(fù)合膜。該些隔膜具有耐腐蝕，在90-12(TC高溫時能閉合微孔，無毒廉價等 特點，但是閉孔溫度的范圍過于狹窄，破膜溫度只有15CTC左右，在炎熱的夏天，在對電池充 放電的過程中電池內(nèi)部溫度可能大幅升高到20(TC，因高溫導(dǎo)致隔膜烙融破裂而短路，會發(fā) 生火災(zāi)和爆炸，使得裡離子電池有潛在的安全隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的問題是提供一種裡離子電池隔膜及其制備方法，該裡離子電池隔 膜具有較寬范圍微孔閉合溫度、較高破膜溫度、孔隙率高、機械強度高、化學(xué)穩(wěn)定性能好、充 放電性能和循環(huán)性能良好、安全性好等特點，且其成本較低，生產(chǎn)步驟簡單，具有較好的推 廣前景，可W廣泛的用于裡離子電池領(lǐng)域。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是；一種裡離子電池隔膜，由兩層膜 體復(fù)合而成，其中一層膜體是由納米Al2〇3、納米Si〇2 W及聚偏氣己帰制備而成，另一層膜 體是由高密度聚己帰制備而成。所述高密度聚己帰簡稱為皿PE。
[0005] 本發(fā)明還提供了一種制備如上所述的裡離子電池隔膜的方法，包括如下制備步 驟，
[000引 1)、將納米Al203、納米Si化用偶聯(lián)劑潤濕處理；
[0007] 2)、將步驟1)經(jīng)過處理的納米Al2〇3、納米Si〇2 W及聚偏氣己帰粉末在高混機中均 勻混合8?15分鐘；
[0008] 3)、將步驟2)中混合均勻后的物料送入雙螺桿擠壓機，在225C?245C下烙融， 然后注入壓延機的其中一個烙融箱體內(nèi)；
[0009] 4)、將高密度聚己帰的粒料經(jīng)單螺桿擠壓機烙融，并注入壓延機的另一個烙融箱 體內(nèi)；
[0010] 5)、將步驟3)與步驟4)中兩個烙融箱體內(nèi)的烙體分別同時分層送入壓延親，形成 雙層復(fù)合烙體，經(jīng)過多次雙向拉伸得到復(fù)合膜；
[0011] 6)、將步驟W得到的復(fù)合膜在50?6(TC時拉伸產(chǎn)生微孔，然后在100?licrc下， 熱定型處理1?4分鐘，然后降溫至常溫，再靜置2?4小時，即得到裡離子電池隔膜成品。
[0012] 優(yōu)選的，步驟1)中，納米AI2O3、納米Si化的質(zhì)量比為1?1. 5:1?1. 5。
[0013] 優(yōu)選的，步驟1)中，所述偶聯(lián)劑為娃焼偶聯(lián)劑KH-550。娃焼偶聯(lián)劑KH-550又稱 3-氨基丙基二己氧基娃焼。
[0014] 優(yōu)選的，步驟2)中，納米AI2O3、納米Si化混合物料與聚偏氣己帰的質(zhì)量比為1? 2:8 ?9。
[0015] 優(yōu)選的，步驟2)中，納米Al2〇3、納米Si〇2混合物料與聚偏氣己帰的質(zhì)量比為 1. 5:8. 5。
[0016] 優(yōu)選的，步驟4)中烙融的溫度為135?16(TC。
[0017] 優(yōu)選的，步驟5)中，兩個烙融箱體內(nèi)的烙體按質(zhì)量比1?1. 5 ;1分別同時分層送 入壓延親。
[0018] 本發(fā)明還提供了一種裡離子電池，包括如上技術(shù)方案所述的裡離子電池隔膜。
[0019] 本發(fā)明還提供了一種裡離子電池，包括如上技術(shù)方案所述的制備方法制備的裡離 子電池隔膜。
[0020] 本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是；本發(fā)明制備的裡離子電池隔膜可W在長時間的 充放電中保護電池，能有效地防止電池內(nèi)部溫度上升太快太高出現(xiàn)電池隔膜烙融破裂導(dǎo)致 電池內(nèi)部短路，能避免發(fā)生火災(zāi)或爆炸。電池在長時間的充放電中會產(chǎn)生較高溫度，皿PE在 90?12CTC時有很好的熱收縮性，關(guān)閉微孔，增大內(nèi)阻，減小電流，減少電熱產(chǎn)生?；煊袩o機 納米材料的PVDF膜與皿PE膜層結(jié)合，其閉合溫度上限從12(TC提高到185C，耐高溫性能、 熱穩(wěn)定性W及力學(xué)性能也有較大程度的提高，破膜溫度提升到20(TCW上，從而可W有效地 防止在長時間的充放電中電池內(nèi)部溫度太高而導(dǎo)致隔膜烙融破裂短路而發(fā)生火災(zāi)和爆炸。

【具體實施方式】 [0021] 實施例一
[0022] -種制備如上所述的裡離子電池隔膜的方法，包括如下制備步驟，
[002引 1)、將納米Al203、納米Si化用偶聯(lián)劑潤濕處理，其中；納米Al203、納米Si化的質(zhì)量 比為1:1。
[0024] 2)、將步驟1)經(jīng)過處理的納米Al2〇3、納米Si化W及聚偏氣己帰粉末在高混機中均 勻混合10分鐘，其中納米Al2〇3、納米Si化的混合物與聚偏氣己帰粉末的質(zhì)量比為1:9 ;
[00巧]3)、將步驟2)中混合均勻后的物料送入雙螺桿擠壓機，在235C下烙融，然后注入 壓延機的其中一個烙融箱體內(nèi)；
[0026] 4)、將高密度聚己帰的粒料經(jīng)單螺桿擠壓機，在14CTC下烙融，并注入壓延機的另 一個烙融箱體內(nèi)；
[0027] 5)、將步驟3)與步驟4)中兩個烙融箱體內(nèi)的烙體按質(zhì)量比1. 2 ;1分別同時分層 送入壓延親，形成雙層復(fù)合烙體，經(jīng)過多次雙向拉伸得到復(fù)合膜；
[0028] 6)、將步驟5)得到的復(fù)合膜在5(TC時拉伸產(chǎn)生微孔，然后在103C下，熱定型處理 2分鐘，然后降溫至常溫，再靜置3小時，即得到裡離子電池隔膜成品。
[0029] 實施例二
[0030] -種制備如上所述的裡離子電池隔膜的方法，包括如下制備步驟，
[00引]1)、將納米Al2〇3、納米Si化用偶聯(lián)劑潤濕處理；其中；納米Al2〇3、納米Si化的質(zhì)量 比為1:1。
[0032] 2)、將步驟1)經(jīng)過處理的納米Al2〇3、納米Si化W及聚偏氣己帰粉末在高混機 中均勻混合10分鐘，其中納米Al2〇3、納米Si化的混合物與聚偏氣己帰粉末的質(zhì)量比為 1. 5:8. 5 ；
[0033] 3)、將步驟2)中混合均勻后的物料送入雙螺桿擠壓機，在235C下烙融，然后注入 壓延機的其中一個烙融箱體內(nèi)；
[0034] 4)、將高密度聚己帰的粒料經(jīng)單螺桿擠壓機，在145C下烙融，并注入壓延機的另 一個烙融箱體內(nèi)；
[0035] 5)、將步驟3)與步驟4)中兩個烙融箱體內(nèi)的烙體按質(zhì)量比1. 2 ;1分別同時分層 送入壓延親，形成雙層復(fù)合烙體，經(jīng)過多次雙向拉伸得到復(fù)合膜；
[0036] 6)、將步驟5)得到的復(fù)合膜在55C時拉伸產(chǎn)生微孔，然后在103C下，熱定型處理 2分鐘，然后降溫至常溫，再靜置3小時，即得到裡離子電池隔膜成品。
[0037] 實施例H
[0038] -種制備如上所述的裡離子電池隔膜的方法，包括如下制備步驟，
[00測 1)、將納米Al203、納米Si化用偶聯(lián)劑潤濕處理；其中；納米Al203、納米Si化的質(zhì)量 比為1:1. 5 ;
[0040] 2)、將步驟1)經(jīng)過處理的納米Al2〇3、納米Si化W及聚偏氣己帰粉末在高混機 中均勻混合10分鐘，其中納米Al2〇3、納米Si化的混合物與聚偏氣己帰粉末的質(zhì)量比為 1. 5:8. 5 ；
[0041] 3)、將步驟2)中混合均勻后的物料送入雙螺桿擠壓機，在235C下烙融，然后注入 壓延機的其中一個烙融箱體內(nèi)；
[0042] 4)、將高密度聚己帰的粒料經(jīng)單螺桿擠壓機，在15CTC下烙融，并注入壓延機的另 一個烙融箱體內(nèi)；
[0043] 5)、將步驟3)與步驟4)中兩個烙融箱體內(nèi)的烙體按質(zhì)量1. 2 ;1分別同時分層送 入壓延親，形成雙層復(fù)合烙體，經(jīng)過多次雙向拉伸得到復(fù)合膜；
[0044] 6)、將步驟5)得到的復(fù)合膜在6(TC時拉伸產(chǎn)生微孔，然后在103C下，熱定型處理 2分鐘，然后降溫至常溫，再靜置3小時，即得到裡離子電池隔膜成品。
[004引 實施例四
[0046] -種制備如上所述的裡離子電池隔膜的方法，包括如下制備步驟，
[0047] 1)、將納米AI2O3、納米Si〇2用偶聯(lián)劑潤濕處理；其中；納米AI2O3、納米Si〇2的質(zhì)量 比為1:1. 5 ;
[004引 2)、將步驟1)經(jīng)過處理的納米Al203、納米Si02 W及聚偏氣己帰粉末在高混機中均 勻混合10分鐘，其中納米AI2O3、納米Si化的混合物與聚偏氣己帰粉末的質(zhì)量比為2:8 ;
[0049] 3)、將步驟2)中混合均勻后的物料送入雙螺桿擠壓機，在235C下烙融，然后注入 壓延機的其中一個烙融箱體內(nèi)；
[0050] 4)、將高密度聚己帰的粒料經(jīng)單螺桿擠壓機，在14(TC下烙融，，并注入壓延機的另 一個烙融箱體內(nèi)；
[0051] 5)、將步驟3)與步驟4)中兩個烙融箱體內(nèi)的烙體按質(zhì)量比1. 2 ;1分別同時分層 送入壓延親，形成雙層復(fù)合烙體，經(jīng)過多次雙向拉伸得到復(fù)合膜；
[0052] 6)、將步驟5)得到的復(fù)合膜在55C時拉伸產(chǎn)生微孔，然后在llCrC下，熱定型處理 2分鐘，然后降溫至常溫，再靜置3小時，即得到裡離子電池隔膜成品。
[0053] 實施例五
[0054] -種制備如上所述的裡離子電池隔膜的方法，包括如下制備步驟，
[005引 1)、將納米Al203、納米Si02用偶聯(lián)劑潤濕處理；其中；納米Al203、納米Si02的質(zhì)量 比為1. 5:1 ;
[0056] 2)、將步驟1)經(jīng)過處理的納米Al2〇3、納米Si化W及聚偏氣己帰粉末在高混機 中均勻混合10分鐘，其中納米Al2〇3、納米Si化的混合物與聚偏氣己帰粉末的質(zhì)量比為 1. 5:8. 5 ；
[0057] 3)、將步驟2)中混合均勻后的物料送入雙螺桿擠壓機，在235C下烙融，然后注入 壓延機的其中一個烙融箱體內(nèi)；
[0058] 4)、將高密度聚己帰的粒料經(jīng)單螺桿擠壓機，在145C下烙融，，并注入壓延機的另 一個烙融箱體內(nèi)；
[0059] 5)、將步驟3)與步驟4)中兩個烙融箱體內(nèi)的烙體按質(zhì)量比1. 2 ;1分別同時分層 送入壓延親，形成雙層復(fù)合烙體，經(jīng)過多次雙向拉伸得到復(fù)合膜；
[0060] 6)、將步驟5)得到的復(fù)合膜在6(TC時拉伸產(chǎn)生微孔，然后在licrc下，熱定型處理 2分鐘，然后降溫至常溫，再靜置3小時，即得到裡離子電池隔膜成品。
[0061] 將實施例一?實施例五制備的裡離子電池隔膜進行測試，測試結(jié)果如下：
[0062]

【權(quán)利要求】
1. 一種裡離子電池隔膜，其特征在于；由兩層膜體復(fù)合而成，其中一層膜體是由納米 Al2〇3、納米Si化W及聚偏氣己帰制備而成，另一層膜體是由高密度聚己帰制備而成。
2. -種制備如權(quán)利要求1所述的裡離子電池隔膜的方法，其特征在于；包括如下制備 步驟， 1) 、將納米Al2〇3、納米Si〇2用偶聯(lián)劑潤濕處理； 2) 、將步驟1)經(jīng)過處理的納米Al2〇3、納米Si化W及聚偏氣己帰粉末在高混機中均勻混 合8?15分鐘； 3) 、將步驟2)中混合均勻后的物料送入雙螺桿擠壓機，在225C?245C下烙融，然后 注入壓延機的其中一個烙融箱體內(nèi)； 4) 、將高密度聚己帰的粒料經(jīng)單螺桿擠壓機烙融，并注入壓延機的另一個烙融箱體 內(nèi)； 5) 、將步驟3)與步驟4)中兩個烙融箱體內(nèi)的烙體分別同時分層送入壓延親，形成雙層 復(fù)合烙體，經(jīng)過多次雙向拉伸得到復(fù)合膜； 6) 、將步驟5)得到的復(fù)合膜在50?6(TC時拉伸產(chǎn)生微孔，然后在100?licrc下，熱 定型處理1?4分鐘，然后降溫至常溫，再靜置2?4小時，即得到裡離子電池隔膜成品。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裡離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：步驟1)中，納米 AI2O3、納米Si〇2的質(zhì)量比為1?1. 5:1?1. 5。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的裡離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：步驟1)中， 所述偶聯(lián)劑為娃焼偶聯(lián)劑KH-550。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裡離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：步驟2)中，納米 AI2O3、納米Si化混合物料與聚偏氣己帰的質(zhì)量比為1?2:8?9。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的裡離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：步驟2)中， 納米AI2O3、納米Si化混合物料與聚偏氣己帰的質(zhì)量比為1. 5:8. 5。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裡離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：步驟4)中，烙融 的溫度為135?16(TC。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裡離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：步驟5)中，兩個 烙融箱體內(nèi)的烙體按質(zhì)量比1?1. 5 ;1分別同時分層送入壓延親。
9. 一種裡離子電池，其特征在于：包括如權(quán)利要求1所述的裡離子電池隔膜。
10. -種裡離子電池，其特征在于：包括如權(quán)利要求2?8任一項所述的制備方法制備 的裡離子電池隔膜。
【文檔編號】B32B27/30GK104466059SQ201410707710
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】喬文翠, 陳娟 申請人:百順?biāo)蓾ㄌ旖颍﹦恿﹄姵乜萍及l(fā)展有限公司