專利名稱：一種鋰離子電池隔膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及能源材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池隔膜。
技術(shù)背景鋰離子電池是在近年迅速發(fā)展起來(lái)的新化學(xué)電源體系，與傳統(tǒng)的電池相比， 它既具有高比能量、長(zhǎng)循環(huán)壽命、無(wú)記憶效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，又具有安全無(wú)公害、可 靠且可快速充放電等優(yōu)點(diǎn)，因而問(wèn)世以來(lái)就成為新型電源技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。 可廣泛用于便攜式電子產(chǎn)品如手機(jī)、筆記本電腦、攝錄機(jī)等所需的充電電池， 各種電動(dòng)汽車(chē)所需的動(dòng)力電源，航天、深海作業(yè)領(lǐng)域的充電電源。鋰離子電池 由電極、電解質(zhì)、隔膜組成。在鋰離子電池正負(fù)級(jí)中間是一個(gè)膜材料，通稱為 隔膜，作為鋰離子電池的關(guān)鍵組成部分，其主要作用是隔離正負(fù)極并使電池內(nèi) 的電子不能自由穿過(guò)，但能夠讓離子(電解質(zhì)液中)在正負(fù)級(jí)間自由通過(guò)。隔 膜材料，被稱為電池的"第三電極"，在制造電池的材料中占有非常管理重要的 地位。鋰離子電池隔膜的制備方法主要有干法、即拉伸致孔法和濕法、即相分離 法。干法是將聚烯烴樹(shù)脂熔融,擠壓、吹制成結(jié)晶性高分子薄膜，經(jīng)過(guò)結(jié)晶化熱 處理、退火后，得到高度取向的多層結(jié)構(gòu)，在高溫下進(jìn)一步拉伸，將結(jié)晶界面進(jìn)行 剝離，形成多孔結(jié)構(gòu)，可以增加隔膜的孔徑。多孔結(jié)構(gòu)與聚合物的結(jié)晶性、取向 性有關(guān)。濕法是將液態(tài)的烴或一些小分子物質(zhì)與聚烯烴樹(shù)脂混合，加熱熔融后,形成均勻的混合物，揮發(fā)溶劑，進(jìn)行相分離，再壓制得到膜片;將膜片加熱至接近結(jié)晶熔點(diǎn),保溫一定時(shí)間，用易揮發(fā)物質(zhì)洗脫殘留的溶劑，加入無(wú)機(jī)增塑劑粉末使之 形成薄膜，進(jìn)一步用溶劑洗脫無(wú)機(jī)增塑劑，最后將其擠壓成片。這種方法制備的隔膜，可以通過(guò)在凝膠固化過(guò)程中控制溶液的組成和溶劑的揮發(fā)，改變其性能和結(jié)構(gòu)，采用的原料一般是聚乙烯(PE)。濕法可以較好地控制孔徑及孔隙率。但是鋰離子電池在使用時(shí)，當(dāng)電極緊靠在一起時(shí)易形成并躍過(guò)電火花，或 形成局部熱點(diǎn)，如果火花或熱點(diǎn)聚集足夠的能量密度就能引發(fā)電池材料之間的 反應(yīng)，從而導(dǎo)致電池爆炸。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提出一種鋰離子電池隔膜，能夠減少由熱失控現(xiàn)象 導(dǎo)致的電池爆炸后果。為達(dá)此目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種鋰離子電池隔膜，在所述隔膜上涂覆一層包含導(dǎo)電材料和導(dǎo)熱材料的 微孔聚乙烯薄膜。所述包含導(dǎo)電材料和導(dǎo)熱材料的微孔聚乙烯薄膜涂覆在單層隔膜的表面。 所述包含導(dǎo)電材料和導(dǎo)熱材料的微孔聚乙烯薄膜夾在兩個(gè)聚丙烯隔膜之間。所述導(dǎo)電材料可以是聚并苯導(dǎo)電材料，也可以是聚吡咯有機(jī)導(dǎo)體或者聚苯 胺有機(jī)導(dǎo)體。所述導(dǎo)熱材料可以是碳黑，也可以是金屬或者半導(dǎo)體材料。 所述隔膜的厚度為15微米到45微米。采用了本實(shí)用新型的技術(shù)方案，輔助材料具有的導(dǎo)電和導(dǎo)熱功能，使得瞬 間產(chǎn)生的能量能被及時(shí)傳遞走，這樣不足以引起局部能量聚集(這里的能量包 括電能和熱能或兩種都有)，從而達(dá)到了阻止突然熱失控導(dǎo)致的嚴(yán)重后果。同 時(shí)聚乙烯(PE)的熔點(diǎn)大約130攝氏度，低于鋰的燃點(diǎn)(大約160攝氏度)， 在工作中，隨著電池內(nèi)溫度的增加并達(dá)到PE的熔點(diǎn)，PE熔融并封閉孔，從而 防止了電極接觸，阻止了延遲熱失控引起的嚴(yán)重后果，因而本實(shí)用新型中鋰離子電池隔膜具有高度的安全性。

圖l是本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
l中鋰離子電池隔膜的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
2中鋰離子電池隔膜的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施方式
來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。 針對(duì)目前存在的鋰離子電池隔膜，本實(shí)用新型采取不同的改進(jìn)方式。
具體實(shí)施方式
l是針對(duì)單層電池隔膜所做的改進(jìn)。圖l是本實(shí)用新型的具體 實(shí)施方式l中鋰離子電池隔膜的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，在原有電池隔膜l上涂 覆一層薄膜2,該薄膜是將輔助材料聚并苯導(dǎo)電材料和碳黑導(dǎo)熱材料按一定比例 (4: 1 1: 4)混入形成微孔聚乙烯(PE)薄膜的樹(shù)脂來(lái)實(shí)現(xiàn)的。導(dǎo)電材料也 可以是聚吡咯、聚苯胺等高導(dǎo)電性的有機(jī)導(dǎo)體，導(dǎo)熱材料也可以是金屬、半導(dǎo) 體等導(dǎo)熱材料。作為輔助材料的導(dǎo)電材料和導(dǎo)熱材料的質(zhì)量含量占O. 5%到20 %，最后形成的隔膜的厚度為15微米到45微米。
具體實(shí)施方式
2是針對(duì)多層電池隔膜所做的改進(jìn)。圖2是本實(shí)用新型的具體 實(shí)施方式2中鋰離子電池隔膜的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，電池隔膜包括兩層聚 丙烯(PP)隔膜3，在兩層聚丙烯隔膜之間夾著一層薄膜4，該薄膜是將輔助材 料聚并苯導(dǎo)電材料和碳黑導(dǎo)熱材料按一定比例(4: 1 1: 4)混入形成微孔聚乙烯(PE)薄膜的樹(shù)脂來(lái)實(shí)現(xiàn)的。導(dǎo)電材料也可以是聚吡咯、聚苯胺等高導(dǎo)電 性的有機(jī)導(dǎo)體，導(dǎo)熱材料也可以是金屬、半導(dǎo)體等導(dǎo)熱材料。作為輔助材料的 導(dǎo)電材料和導(dǎo)熱材料的質(zhì)量含量占0.5%到20%，最后形成的隔膜的厚度為15 微米到45微米。下面介紹聚并苯(PAS)材料的制備方法，包括以下步驟將lmol苯酚[或 對(duì)(鄰，間)二苯酚]與過(guò)量甲醛在NH40H催化下在50-90。C左右進(jìn)行反應(yīng)6-10小時(shí)，然后用鹽酸酸化至中性，再進(jìn)行反應(yīng)2-3小時(shí)，便得到可溶性酚醛樹(shù)脂。 稱取一定量的酚醛樹(shù)脂，加入一定量的擴(kuò)孔劑固化24小時(shí)，然后置于連有自動(dòng) 控溫儀的高溫爐內(nèi)，在氮?dú)鈿夥障?，?00-1100。C范圍內(nèi)進(jìn)行熱裂解，升溫速 率為3(TC/h，將所得材料進(jìn)行洗滌烘干粉碎，最后得到黑色具有金屬光澤的聚 并苯導(dǎo)電材料)。以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本實(shí)用新型所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可 輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí) 用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1. 一種鋰離子電池隔膜，其特征在于，在所述隔膜上涂覆一層包含導(dǎo)電材料和導(dǎo)熱材料的微孔聚乙烯薄膜。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池隔膜，其特征在于，所述包含導(dǎo) 電材料和導(dǎo)熱材料的微孔聚乙烯薄膜涂覆在單層隔膜的表面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種鋰離子電池隔膜，其特征在于，所述包含導(dǎo) 電材料和導(dǎo)熱材料的微孔聚乙烯薄膜夾在兩個(gè)聚丙烯隔膜之間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或者3所述的一種鋰離子電池隔膜，其特征在于， 所述導(dǎo)電材料可以是聚并苯導(dǎo)電材料，也可以是聚吡咯有機(jī)導(dǎo)體或者聚苯胺有 機(jī)導(dǎo)體。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或者3所述的一種鋰離子電池隔膜，其特征在于， 所述導(dǎo)熱材料可以是碳黑，也可以是金屬或者半導(dǎo)體材料。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池隔膜，其特征在于，所述隔膜的 厚度為15微米到45微米。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種鋰離子電池隔膜，在所述隔膜上涂覆一層包含導(dǎo)電材料和導(dǎo)熱材料的微孔聚乙烯薄膜，采用了本實(shí)用新型的技術(shù)方案，使得瞬間產(chǎn)生的能量能被及時(shí)傳遞走，這樣不足以引起局部能量聚集，從而達(dá)到了阻止突然熱失控導(dǎo)致的嚴(yán)重后果，同時(shí)聚乙烯的熔點(diǎn)低于鋰的燃點(diǎn)，在工作中，隨著電池內(nèi)溫度的增加并達(dá)到聚乙烯的熔點(diǎn)，聚乙烯熔融并封閉孔，從而防止了電極接觸，阻止了延遲熱失控引起的嚴(yán)重后果。
文檔編號(hào)H01M2/16GK201122622SQ20072017330
公開(kāi)日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2007年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者張文博, 張漢鴻, 謝海明 申請(qǐng)人:遼源市鴻圖紙業(yè)有限公司