高孔隙率復(fù)合隔膜及其制備方法、高功率電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高孔隙率復(fù)合隔膜及其制備方法、高功率電池，本發(fā)明的有益效果在于提供了一種高孔隙率復(fù)合隔膜，其隔膜的具備孔隙率大于58%，增加了隔膜中存儲(chǔ)電解液量的空間，并增強(qiáng)鋰離子在隔膜中的穿過(guò)能力。此外隔膜還可具備150度收熱縮率小于2%的高性能，且該隔膜具有很好的電化學(xué)性能。
【專利說(shuō)明】高孔隙率復(fù)合隔膜及其制備方法、高功率電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，尤其是指一種高孔隙率復(fù)合隔膜及其制備方法、高功率電池。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池通常都是由正極負(fù)極材料、電解質(zhì)和隔膜組成，在鋰離子電池正極和負(fù)極之間的隔膜是鋰離子電池的重要組成部分。鋰離子電池中隔膜主要作用是:
[0003](I)隔絕正、負(fù)極并使電池內(nèi)部電子不能自由穿過(guò)；
[0004](2)能夠讓電解質(zhì)液體中的離子在正負(fù)極間自由通過(guò)。
[0005]隔膜中鋰離子的傳導(dǎo)能力直接關(guān)系到鋰電電池的整體性能，大電流充放電下對(duì)鋰離子導(dǎo)通能力要求更強(qiáng)，隔膜的孔隙率就直接影響著鋰離子的傳導(dǎo)能力，孔隙率越大，離子傳導(dǎo)能力越強(qiáng)，電池內(nèi)阻越低，大電流充放電能力越好。
[0006]在大電流充放電下或電池異常情況下，電池內(nèi)部溫度較高，一般的聚烯烴隔膜很容易出現(xiàn)因收縮過(guò)大而造成電池內(nèi)部正負(fù)極大面積短路，發(fā)生安全事故。另外，鋰離子電池在高倍率或大電流充放電下，孔隙率低的隔膜易導(dǎo)致金屬鋰在負(fù)極表面沉積，形成大量枝晶。這些枝晶長(zhǎng)到一定時(shí)候刺穿隔膜，造成電池內(nèi)部短路從而引發(fā)安全隱患；因而，可以說(shuō)，高性能隔膜是構(gòu)建安全性高功率鋰離子電池的關(guān)鍵組件之一。
[0007]常見的鋰離子電池隔膜主要有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、以及PP/PE/PP三層隔膜。聚合物隔膜質(zhì)輕，具有良好的電子絕緣性能，其不足是聚合物一般熔點(diǎn)較低，電池在高倍率放電或發(fā)生熱濫用的時(shí)候，電池內(nèi)部的熱積聚使聚合物隔膜易發(fā)生熱收縮變形，從而引發(fā)正負(fù)極直接接觸短路。且常規(guī)隔膜的孔隙率在35%-40%之間，大電流放電性能較差。
[0008]高功率鋰電池的特點(diǎn)是:在短時(shí)間內(nèi)可得到大量的能量。在高電流密度下，不應(yīng)有電壓的中斷。一般通過(guò)使負(fù)極和正極活性材料最佳化，同時(shí)，電池中使用的隔膜應(yīng)該具有較高的離子傳導(dǎo)能力，使電池具有盡可能低的內(nèi)阻。如前所述，普通隔膜在這些參數(shù)上已達(dá)到了無(wú)法逾越的技術(shù)極限。
[0009]目前有人采用在隔膜表面涂覆三氧化二鋁形成的復(fù)合隔膜能有效提升電池安全性能，但是這種隔膜的制備方法需要使用大量的有機(jī)毒性溶劑，對(duì)生產(chǎn)成本及環(huán)境要求較高。而且大多數(shù)這種方式制備的復(fù)合隔膜的孔隙率不高，對(duì)電池的大電流充放電性能沒有幫助。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于克服了上述缺陷，提供一種簡(jiǎn)單、低成本、環(huán)境友好、易于工業(yè)化生產(chǎn)的高孔隙率復(fù)合隔膜及其制備方法、高功率電池。
[0011]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種高孔隙率復(fù)合隔膜，它包括薄膜基材，于薄膜基材兩側(cè)表面分別設(shè)有涂層；所述涂層具有多孔結(jié)構(gòu)，所述孔徑為20-100納米；所述涂層成分為納米無(wú)機(jī)物與高分子聚合物的復(fù)合物；所述有機(jī)高分子聚合物成分包括粘結(jié)劑與分散劑；
[0012]上述結(jié)構(gòu)中，所述薄膜基材為聚乙烯微孔膜。
[0013]上述結(jié)構(gòu)中，所述薄膜基材厚8-12繆米，涂層厚4-8繆米。
[0014]上述結(jié)構(gòu)中，所述涂層的納米無(wú)機(jī)物的平均粒徑不大于1000納米。
[0015]上述結(jié)構(gòu)中，所述涂層的納米無(wú)機(jī)物占比例不小于90%。
[0016]上述結(jié)構(gòu)中，所述有機(jī)高分子聚合物成分包括粘結(jié)劑與分散劑；所述粘結(jié)劑為丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯-苯乙烯共聚物和丁二烯-苯乙烯共聚物中的一種或幾種。
[0017]上述結(jié)構(gòu)中，述有機(jī)高分子聚合物成分包括粘結(jié)劑與分散劑；所述分散劑分子量為 5.0XlO3 ?30.0XlO50
[0018]本發(fā)明還涉及一種高功率電池，它包括外殼，封裝其內(nèi)的電芯和電解液；所述電芯由正極、隔膜、負(fù)極卷繞或者層疊而成；其改進(jìn)之處在于:所述隔膜為如上所述的高孔隙率復(fù)合隔膜。
[0019]本發(fā)明還涉及一種高孔隙率復(fù)合隔膜制備方法，它包括步驟
[0020]A)、將分散劑溶解于去離子水中形成水溶液；
[0021]B)、將納米無(wú)機(jī)物分散在水溶液中形成懸浮物；
[0022]C)、于懸浮物中加入粘結(jié)劑和造孔劑形成涂覆漿料；所述涂覆漿料中，去離子水占45?50wt% (質(zhì)量百分比)，造孔劑占12?18wt%，納米無(wú)機(jī)物占36?38wt%，粘結(jié)劑占1.6 ?3.6wt%,分散劑占 0.2 ?0.8wt% ；
[0023]D)、將漿料均勻涂覆在薄膜基材的兩側(cè)表面形成產(chǎn)物；
[0024]E)、將產(chǎn)物放置送風(fēng)烘烤形成高孔隙率復(fù)合隔膜；
[0025]上述方法中，所述造孔劑優(yōu)選為異丙醇和N-甲基吡咯烷酮中的一種或兩種。
[0026]上述方法中所述步驟B具體為，將納米無(wú)機(jī)物加入溶液中并以轉(zhuǎn)速為2000?3500轉(zhuǎn)/分鐘進(jìn)行攪拌1-4小時(shí)，然后進(jìn)行超聲分散10-30分鐘；所述步驟C具體為，加入粘著劑乳液與造孔劑溶劑以600?1500轉(zhuǎn)/分鐘攪拌0.5?1.5小時(shí)。
[0027]上述方法中所述步驟D具體為，將涂覆漿料通過(guò)浸潰或滾涂式或噴涂的方式分別涂覆在薄膜基材的上下兩側(cè)表面形成產(chǎn)物；所述步驟E具體為，鼓風(fēng)以38?50攝氏度，10-40立方米/小時(shí)對(duì)所述產(chǎn)物進(jìn)行干燥5?10分鐘。
[0028]相比于常見的隔膜及其制備工藝，本發(fā)明的有益效果在于提供了一種高孔隙率復(fù)合隔膜，其隔膜的具備孔隙率大于58%，增加了隔膜中存儲(chǔ)電解液量的空間，并增強(qiáng)鋰離子在隔膜中的穿過(guò)能力。此外隔膜還可具備150度收熱縮率小于2%的高性能，且該隔膜具有很好的電化學(xué)性能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]下面結(jié)合附圖詳述本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)
[0030]圖1為本發(fā)明的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說(shuō)明。[0032]本發(fā)明涉及一種高孔隙率復(fù)合隔膜，它包括薄膜基材，于薄膜基材兩側(cè)表面分別設(shè)有涂層；所述涂層具有多孔結(jié)構(gòu)，所述孔徑為20-100納米；所述涂層成分為納米無(wú)機(jī)物與高分子聚合物的復(fù)合物；所述有機(jī)高分子聚合物成分包括粘結(jié)劑與分散劑。
[0033]區(qū)別于常見的隔膜，本產(chǎn)品在涂層內(nèi)部分布有20-100繆米不同孔徑大小的多孔結(jié)構(gòu)，從而可提顯著提高復(fù)合隔膜的孔隙率，增加復(fù)合隔膜中存儲(chǔ)電解液量的空間，并增強(qiáng)鋰離子在復(fù)合隔膜中的穿過(guò)能力。
[0034]上述薄膜基材可采用本領(lǐng)域中公知的超薄聚烯烴微孔膜，在一實(shí)施例中，本專利采用聚乙烯微孔膜作為薄膜基材，聚乙烯微孔膜優(yōu)點(diǎn)在本身作為基材而言更薄，且孔隙率更均勻。
[0035]整體而言，高孔隙率復(fù)合隔膜中的薄膜基材越薄，其兩側(cè)表面可涂覆的涂層即可越厚，而涂層厚了，其內(nèi)多孔的空隙率機(jī)會(huì)越高，可吸收更多電解液。然而，薄膜基材也不可過(guò)薄，因此，通過(guò)大量反復(fù)實(shí)驗(yàn)，作為一實(shí)施例，上述中薄膜基材厚8-12繆米，而涂層則對(duì)應(yīng)可選擇厚4-8繆米，即兩面的涂層加起來(lái)厚度可達(dá)到8-16繆米，由此可達(dá)到最佳的平衡效果。
[0036]作為一實(shí)施例，上述結(jié)構(gòu)中，所述涂層的納米無(wú)機(jī)物占比例不小于90%。由此可使得復(fù)合物的涂層耐熱性能較好，可明顯提高純有機(jī)物的薄膜基材的耐熱性能，使得整個(gè)高孔隙率復(fù)合隔膜具有較好的熱穩(wěn)定性，可顯著降低電池由熱引發(fā)的安全隱患。
[0037]作為一實(shí)施例，上述涂層的納米無(wú)機(jī)物的平均粒徑不大于1000納米。納米無(wú)機(jī)物平均粒徑小可使得孔分布更集中。
[0038]作為一實(shí)施例，上述納米無(wú)機(jī)物在本領(lǐng)域常見可選范圍內(nèi)優(yōu)選A1203、ZrO2和TiO2中一種或幾種。
[0039]作為一實(shí)施例，所述有機(jī)高分子聚合物成分包括粘結(jié)劑與分散劑。為了和薄膜基材形成更好的鋪展效果，粘結(jié)劑在本領(lǐng)域常見可選范圍內(nèi)優(yōu)選:丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯-苯乙烯共聚物和丁二烯-苯乙烯共聚物中的一種或幾種。
[0040]作為一實(shí)施例，有機(jī)高分子聚合物成分中的分散劑的分子量為5.0 X IO3?30.0X IO5,較大分子量的分散劑可在保證效果的基礎(chǔ)上消耗更少分量的分散劑。
[0041]作為一實(shí)施例，上述分散劑在本領(lǐng)域常見可選范圍內(nèi)優(yōu)選羧甲基纖維素鈉和羥基丙烯酸酯均聚物中的一種或幾種。
[0042]本發(fā)明還涉及一種高功率電池，它包括外殼，封裝其內(nèi)的電芯和電解液；所述電芯由正極、隔膜、負(fù)極卷繞或者層疊而成；其改進(jìn)之處在于:所述隔膜為如上所述的高孔隙率復(fù)合隔膜。
[0043]本發(fā)明還涉及一種制備上述高孔隙率復(fù)合隔膜的高孔隙率復(fù)合隔膜制備方法，它包括步驟:
[0044]A)、將分散劑溶解于去離子水中形成水溶液；
[0045]B)、將納米無(wú)機(jī)物分散在水溶液中形成懸浮物；
[0046]C)、于懸浮物中加入粘結(jié)劑和造孔劑形成涂覆漿料；
[0047]為了確保效果，此時(shí)所形成的涂覆漿料中，去離子水占45?50wt%(質(zhì)量百分比)，造孔劑占12?18wt% (質(zhì)量百分比),納米無(wú)機(jī)物占36?38wt% (質(zhì)量百分比),粘結(jié)劑占
1.6?3.6wt% (質(zhì)量百分比)，分散劑占0.2?0.8wt% (質(zhì)量百分比)；[0048]D)、將漿料均勻涂覆在薄膜基材的兩側(cè)表面形成產(chǎn)物；
[0049]E)、將產(chǎn)物放置送風(fēng)烘烤形成高孔隙率復(fù)合隔膜。
[0050]該工藝A-C主要通過(guò)分散劑、納米無(wú)機(jī)物及粘接劑進(jìn)行均勻混合構(gòu)成能夠粘接基材的漿料。再往漿料中加入造孔劑形成涂覆漿料，由于有造孔劑的存在，通過(guò)將其涂敷在薄膜基材兩側(cè)面后，再送風(fēng)烘烤最終形成的具有多孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合涂層，確保了復(fù)合隔膜具備較高的孔隙率。
[0051]作為一實(shí)施例，上述方法中的造孔劑在本領(lǐng)域常見可選范圍內(nèi)優(yōu)選為異丙醇和N-甲基吡咯烷酮中的一種或兩種。該種造孔劑具有易獲取，且可滿足本發(fā)明方法的需求，進(jìn)一步的，其本身對(duì)環(huán)境無(wú)污染低毒，使用在本發(fā)明方案中具有用料較小效果好的優(yōu)勢(shì)。
[0052]作為一實(shí)施例，上述方法中所述步驟A中，每IOOOg納米無(wú)機(jī)氧化物的分散劑用量?jī)?yōu)選為2.5?3.5g。
[0053]作為一實(shí)施例，上述方法中所述步驟B具體為，將納米無(wú)機(jī)物加入溶液中并以轉(zhuǎn)速為2000?3500轉(zhuǎn)/分鐘進(jìn)行攪拌1-4小時(shí)，然后進(jìn)行超聲分散10-30分鐘；所述步驟C具體為，加入粘著劑乳液與造孔劑溶劑以600?1500轉(zhuǎn)/分鐘攪拌0.5?1.5小時(shí)。采用本實(shí)施例的方法添加、分散納米無(wú)機(jī)物及粘著劑乳液與造孔劑溶劑可使得漿料的制備中各部分?jǐn)嚢杌旌细鼮榫鶆颉?br> [0054]作為一實(shí)施例，上述方法中所述步驟D具體為，將涂覆漿料通過(guò)浸潰或滾涂式或噴涂的方式分別涂覆在薄膜基材的上下兩側(cè)表面形成產(chǎn)物；所述步驟E具體為，鼓風(fēng)以38?50攝氏度，10-40立方米/小時(shí)對(duì)所述產(chǎn)物進(jìn)行干燥5?10分鐘。采用該實(shí)施例方式在薄膜基材兩側(cè)面涂覆涂層并送風(fēng)干燥，可確保干燥過(guò)程適合，從而使得涂層內(nèi)部的孔徑更大，從而加強(qiáng)最終產(chǎn)品的使用效果。
[0055]具體實(shí)施例1
[0056]一種高孔隙率復(fù)合隔膜制備方法，取聚乙烯微孔膜作為基材，其厚度為9 μ m，孔隙率為40%。將0.3g分散劑羧甲基纖維素鈉(分子量約為60 X IO4)分散在105g去尚子水中并攪拌，控制轉(zhuǎn)速為1500r/min，攪拌0.5h。然后將IOOgAl2O3 (平均粒徑380nm)分步加入溶液中并高速攪拌，控制轉(zhuǎn)速為2500r/min，攪拌2h。接著超聲分散，控制超聲功率lOOkw，控制超聲時(shí)間10?30min。再將粘結(jié)劑丁二烯-苯乙烯共聚物乳液5g加入懸浮液中，控制攪拌轉(zhuǎn)速1500r/min,攪拌Ih,最后加入45g造孔劑異丙醇，并低速攪拌0.5h,控制轉(zhuǎn)速為lOOOr/min。即得到漿料。再將漿料均勻噴涂在基層的上下兩面上，控制每一面的濕膜厚度為10?20 μ m。然后將濕涂層置于38?50°C下鼓風(fēng)干燥，控制風(fēng)量30m3/h，控制干燥時(shí)間5?lOmin。制得高孔隙率復(fù)合隔膜記作ml。
[0057]具體實(shí)施例2
[0058]一種高孔隙率復(fù)合隔膜制備方法，取聚乙烯微孔膜作為基材，其厚度為9 μ m，孔隙率為40%。將0.3g分散劑羥基丙烯酸酯均聚物(分子量約為30 X IO4)分散在105g去離子水中并攪拌，控制轉(zhuǎn)速為1500r/min，攪拌0.5h。然后將IOOg的Al2O3 (平均粒徑380nm)分步加入溶液中并高速攪拌，控制轉(zhuǎn)速為2500r/min，攪拌2h。接著超聲分散，控制超聲功率lOOkw，控制超聲時(shí)間10?30min。再將粘結(jié)劑丁二烯-苯乙烯共聚物乳液5g加入懸浮液中，控制攪拌轉(zhuǎn)速1500r/min,攪拌Ih,最后加入45g造孔劑異丙醇,并低速攪拌0.5h,控制轉(zhuǎn)速為lOOOr/min。即得到漿料。再將漿料均勻噴涂在基層的上下兩面上，控制每一面的濕膜厚度為10?20 μ m。然后將濕涂層置于38?50°C下鼓風(fēng)干燥，控制風(fēng)量30m3/h，控制干燥時(shí)間5?lOmin。制得高孔隙率復(fù)合隔膜記作m2。
[0059]具體實(shí)施例3
[0060]一種高孔隙率復(fù)合隔膜制備方法，取聚乙烯微孔膜作為基材，其厚度為9 μ m，孔隙率為40%。將0.3g分散劑羧甲基纖維素鈉(分子量約為60 X IO4)分散在105g去尚子水中并攪拌，控制轉(zhuǎn)速為1500r/min，攪拌0.5h。然后將IOOg的Al2O3 (平均粒徑380nm)分步加入溶液中并高速攪拌，控制轉(zhuǎn)速為2500r/min，攪拌2h。接著超聲分散，控制超聲功率lOOkw，控制超聲時(shí)間10?30min。再將粘結(jié)劑丁二烯-苯乙烯共聚物乳液5g加入懸浮液中，控制攪拌轉(zhuǎn)速1500r/min,攪拌Ih,最后加入造孔劑15g N-甲基批咯燒酮和30g異丙醇,并低速攪拌0.5h，控制轉(zhuǎn)速為lOOOr/min。即得到漿料。再將漿料均勻噴涂在基層的上下兩面上，控制每一面的濕膜厚度為10?20μπι。然后將濕涂層置于38?50°C下鼓風(fēng)干燥，控制風(fēng)量30m3/h，控制干燥時(shí)間5?lOmin。制得高孔隙率復(fù)合隔膜記作m3。
[0061]具體實(shí)施例4
[0062]一種高孔隙率復(fù)合隔膜制備方法，取聚乙烯微孔膜作為基材，其厚度為9 μ m，孔隙率為40%。將0.3g分散劑羥基丙烯酸酯均聚物(分子量約為30 X IO4)分散在105g去離子水中并攪拌，控制轉(zhuǎn)速為1500r/min，攪拌0.5h。然后將IOOg的Al2O3 (平均粒徑380nm)分步加入溶液中并高速攪拌，控制轉(zhuǎn)速為2500r/min，攪拌2h。接著超聲分散，控制超聲功率lOOkw，控制超聲時(shí)間10?30min。再將粘結(jié)劑丁二烯-苯乙烯共聚物乳液5g加入懸浮液中，控制攪拌轉(zhuǎn)速1500r/min,攪拌Ih,最后加入造孔劑15g N-甲基卩比咯燒酮和30g異丙醇，并低速攪拌0.5h，控制轉(zhuǎn)速為1000r/min。即得到漿料。再將漿料均勻噴涂在基層的上下兩面上，控制每一面的濕膜厚度為10?20 μ m。然后將濕涂層置于38?50°C下鼓風(fēng)干燥，控制風(fēng)量30m3/h，控制干燥時(shí)間5?lOmin。制得高孔隙率復(fù)合隔膜記作m4。
[0063]具體實(shí)施例5
[0064]一種高孔隙率復(fù)合隔膜制備方法，取聚乙烯微孔膜作為基材，其厚度為9 μ m，孔隙率為40%。將0.3g分散劑羥基丙烯酸酯均聚物(分子量約為30 X IO4)分散在105g去離子水中并攪拌，控制轉(zhuǎn)速為1500r/min，攪拌0.5h。然后將IOOg的TiO2 (平均粒徑380nm)分步加入溶液中并高速攪拌，控制轉(zhuǎn)速為2500r/min，攪拌2h。接著超聲分散，控制超聲功率lOOkw，控制超聲時(shí)間10?30min。再將粘結(jié)劑丁二烯-苯乙烯共聚物乳液5g加入懸浮液中，控制攪拌轉(zhuǎn)速1500r/min,攪拌Ih,最后加入造孔劑15g N-甲基卩比咯燒酮和30g異丙醇，并低速攪拌0.5h，控制轉(zhuǎn)速為1000r/min。即得到漿料。將漿料均勻噴涂在基層的上下兩面上，控制每一面的濕膜厚度為10?20 μ m。然后將濕涂層置于38?50°C下鼓風(fēng)干燥，控制風(fēng)量30m3/h，控制干燥時(shí)間5?lOmin。制得高孔隙率復(fù)合隔膜記作m5。
[0065]對(duì)比例
[0066]取聚乙烯微孔膜作為基材，其厚度為9μπι，孔隙率為40%。將0.3g分散劑羧甲基纖維素鈉(分子量約為60X 104)分散在105g去離子水中并攪拌,控制轉(zhuǎn)速為1500r/min,攪拌0.5h。接著超聲分散，控制超聲功率100kw，控制超聲時(shí)間10?30min。再將粘結(jié)劑丁二烯-苯乙烯共聚物乳液5g加入懸浮液中，控制攪拌轉(zhuǎn)速1500r/min,攪拌Ih,最后加入造孔劑15g N-甲基吡咯烷酮和30g的異丙醇，并低速攪拌0.5h，控制轉(zhuǎn)速為1000r/min。即得到漿料。將漿料均勻噴涂在基層的上下兩面上，控制每一面的濕膜厚度為10?20μπι。然后將濕涂層置于38?50°C下鼓風(fēng)干燥，控制風(fēng)量30m3/h，控制干燥時(shí)間5?lOmin。制得高孔隙率復(fù)合隔膜記作Ami。
[0067]隔膜性能測(cè)試，結(jié)果見圖1。測(cè)試條件說(shuō)明如下:
[0068]透氣度測(cè)試:采用透氣度儀(4110N型Gurley透氣儀)測(cè)定復(fù)合隔膜透過(guò)IOOmL空氣所需要的時(shí)間，
[0069]孔隙率測(cè)試:采用壓汞儀測(cè)定復(fù)合隔膜的孔隙率。
[0070]隔膜收縮率測(cè)試:將復(fù)合隔膜ml-m5、Aml以及聚乙烯基材膜裁切成200 X IOOmm(橫向X縱向)的長(zhǎng)條形小片，然后放入150°C的烘箱中烘烤30min后，取出測(cè)量橫向和縱向的長(zhǎng)度，并計(jì)算收縮率。
[0071]一種高功率鋰離子電池，以額定容量為1.4Ah的18650電池為測(cè)試型號(hào)，電池內(nèi)部正極材料、負(fù)極材料、以及電解液與常規(guī)高功率電池相同，僅將正極材料和負(fù)極材料之間的隔膜替換為本發(fā)明所制得的復(fù)合隔膜(ml、m2、m3、m4、m5和Ami)。
[0072]電池性能測(cè)試,見圖1。測(cè)試條件如下:
[0073]內(nèi)阻測(cè)試:采用交流內(nèi)阻測(cè)試儀(BK-300)測(cè)定內(nèi)阻。
[0074]倍率放電性能:首先，將電池以0.5C充電至3.65V，3.65V恒壓充電，截止電流為
0.02C，擱置5min，然后將電池分別以1C、3C、5C和7C的電流放電至2.5V。倍率放電保持率= [(3C/5C/7C放電的容量)/lC放電容量]X100%。IOC放電保持率見圖1。
[0075]從圖1可見，實(shí)施例4-5由于采用雙組份造孔劑，形成的涂層具有更多數(shù)量的孔結(jié)構(gòu)，使復(fù)合涂層具有更高的孔隙率，對(duì)應(yīng)的電池具有更好的倍率放電性能。實(shí)施例5由于TiO2材料的顆粒為均勻球形結(jié)構(gòu)，有可能涂層中孔結(jié)構(gòu)更加緊密，造成孔隙率比實(shí)施例4略有降低。TiO2和Al2O3都是耐高溫材料，故在基材上形成的涂層也具有耐高溫性能，由TiO2復(fù)合物涂層的耐熱性能也較Al203復(fù)合物涂層略有減弱，因此，實(shí)施例5中的復(fù)合隔膜比實(shí)施例1-4的熱收縮性能差一些。對(duì)比例中因涂覆的是溶液后，溶液中的分散劑及粘結(jié)劑會(huì)粘附烘干后粘附在基材的表面，由于沒有無(wú)機(jī)固體顆粒的骨架支撐作用，形成小孔、甚至無(wú)孔的不均勻分布的涂層，導(dǎo)致其孔隙率較小，耐熱性能也最差。
[0076]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高孔隙率復(fù)合隔膜，其特征在于:它包括薄膜基材，于薄膜基材兩側(cè)表面分別設(shè)有涂層；所述涂層具有多孔結(jié)構(gòu)，所述孔徑為20-100納米；所述涂層成分為納米無(wú)機(jī)物與高分子聚合物的復(fù)合物；所述有機(jī)高分子聚合物成分包括粘結(jié)劑與分散劑。
2.如權(quán)利要求1所述的高孔隙率復(fù)合隔膜，其特征在于:所述薄膜基材為聚烯烴膜，厚度為8-12繆米，涂層厚8-16繆米。
3.如權(quán)利要求1所述的高孔隙率復(fù)合隔膜，其特征在于:所述納米無(wú)機(jī)物為A1203、TiO2, CaCO3等一種或幾種，平均粒徑不大于1000納米，在涂層中所占比例不小于90%。
4.如權(quán)利要求1所述的高孔隙率復(fù)合隔膜，其特征在于:所述有機(jī)高分子聚合物成分包括粘結(jié)劑與分散劑；所述分散劑分子量為5.0X IO3?30.0X 105。
5.如權(quán)利要求4所述的高孔隙率復(fù)合隔膜，其特征在于:所述粘結(jié)劑為丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯-苯乙烯共聚物和丁二烯-苯乙烯共聚物中的一種或幾種。
6.一種高功率電池，它包括外殼，封裝其內(nèi)的電芯和電解液；所述電芯由正極、隔膜、負(fù)極卷繞或者層疊而成；其特征在于:所述隔膜為如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的高孔隙率復(fù)合隔膜。
7.一種高孔隙率復(fù)合隔膜制備方法，其特征在于:它包括步驟 A)、將分散劑溶解于去離子水中形成水溶液； B)、將納米無(wú)機(jī)物分散在水溶液中形成懸浮物； C)、于懸浮物中加入粘結(jié)劑和造孔劑形成涂覆漿料；所述涂覆漿料中，去離子水占45?50wt%(質(zhì)量百分比)，造孔劑占12?18wt%，納米無(wú)機(jī)物占36?38wt%，粘結(jié)劑占1.6?3.6wt%,分散劑占 0.2 ?0.8wt% ； D )、將漿料均勻涂覆在薄膜基材的兩側(cè)表面形成產(chǎn)物； E )、將產(chǎn)物放置送風(fēng)烘烤形成高孔隙率復(fù)合隔膜。
8.如權(quán)利要求7所述的高孔隙率復(fù)合隔膜制備方法，其特征在于:所述造孔劑優(yōu)選為異丙醇和N-甲基吡咯烷酮中的一種或兩種。
9.如權(quán)利要求7所述的高孔隙率復(fù)合隔膜制備方法，其特征在于:所述步驟B具體為，將納米無(wú)機(jī)物加入溶液中并以轉(zhuǎn)速為2000?3500轉(zhuǎn)/分鐘進(jìn)行攪拌1-4小時(shí)，然后進(jìn)行超聲分散10-30分鐘；所述步驟C具體為，加入粘著劑乳液與造孔劑溶劑以600?1500轉(zhuǎn)/分鐘攪拌0.5?1.5小時(shí)。
10.如權(quán)利要求7所述的高孔隙率復(fù)合隔膜制備方法，其特征在于:所述步驟D具體為，將涂覆漿料通過(guò)浸潰或滾涂式或噴涂的方式分別涂覆在薄膜基材的上下兩側(cè)表面形成產(chǎn)物；所述步驟E具體為，鼓風(fēng)以38?50攝氏度，10-40立方米/小時(shí)對(duì)所述產(chǎn)物進(jìn)行干燥5?10分鐘。
【文檔編號(hào)】H01M2/16GK103647035SQ201310698651
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】李斌, 朱繼濤 申請(qǐng)人:深圳市慧通天下科技股份有限公司