本發(fā)明屬于隔膜，尤其是一種半固態(tài)電池復(fù)合隔膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著電子設(shè)備不斷小型化以及移動(dòng)通訊設(shè)備、便攜式電子信息產(chǎn)品和電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能電站的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的以過(guò)渡金屬氧化物如鈷酸鋰、錳酸鋰和鎳酸鋰為正極材料的鋰離子電池已不能滿足整體發(fā)展的需求，尤其不能滿足高比容量、高安全性的要求。半固態(tài)電池是介于液態(tài)鋰離子電池和全固態(tài)電池之間的電池，它的電解質(zhì)是固液混合態(tài)，部分液態(tài)電解液被固態(tài)電解質(zhì)替代或者是在液態(tài)電解液中添加大量固態(tài)物質(zhì)形成凝膠狀電解質(zhì)。相較于鋰離子電池，半固態(tài)電池能量密度有望更高，能達(dá)到300-500wh/kg，而鋰離子電池一般在140-230wh/kg左右；在安全性方面，半固態(tài)電池因固態(tài)電解質(zhì)的存在減少了液態(tài)電解液含量，降低短路風(fēng)險(xiǎn)，熱穩(wěn)定性更高，不像鋰離子電池在異常情況，如過(guò)充、過(guò)熱、短路下容易出現(xiàn)電解液泄漏、起火爆炸等情況。但是目前半固態(tài)電池中固態(tài)電解質(zhì)與電極材料之間的界面可能會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定性，導(dǎo)致電池在充放電過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，如界面阻抗增大；隔膜在充放電過(guò)程中可能會(huì)面臨機(jī)械應(yīng)力，需提升其強(qiáng)度和柔韌性，以防止裂紋和變形。本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待開(kāi)發(fā)一種半固態(tài)電池的復(fù)合隔膜及其制備方法，來(lái)滿足現(xiàn)有的使用需求和性能要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種半固態(tài)電池的復(fù)合隔膜及其制備方法。

2、為解決半固態(tài)電池的固態(tài)電解質(zhì)與電極材料之間的界面可能會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定性以及充放電過(guò)程中可能會(huì)面臨過(guò)大的機(jī)械應(yīng)力，本發(fā)明提供一種半固態(tài)電池復(fù)合隔膜。相比較傳統(tǒng)半固態(tài)電池隔膜，本發(fā)明能夠增強(qiáng)固態(tài)電解質(zhì)與電極材料之間的界面穩(wěn)定性以及該隔膜具有優(yōu)異的拉伸強(qiáng)度和孔隙率。

3、本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

4、一種半固態(tài)復(fù)合隔膜由熱塑性樹(shù)脂多孔膜、第一涂層和第二涂層組成的。所述復(fù)合隔膜的厚度24～34μm；所述半固態(tài)電池復(fù)合隔膜的制備方法包括以下步驟：在熱塑性樹(shù)脂多孔基膜上下表面通過(guò)含功能性涂覆漿料的第一涂層漿料和含無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)的第二涂層漿料涂覆在所述熱塑性樹(shù)脂多孔基膜上下表面的兩側(cè)，烘烤后形成第一涂層和第二涂層，收卷即得復(fù)合隔膜；所述第一涂層厚度為2～7μm，第二涂層厚度為2～7μm。

5、進(jìn)一步的，所述的第一涂層漿料采用如下方法制備：按重量計(jì)，將20～30份功能性涂覆漿料、5～10份粘結(jié)劑、30～40份水中，攪拌均勻制得第一涂層漿料；所述的功能性涂覆漿料，包括以下重量份的組分：5～10份二氧化硅顆粒，5～20份聚乙烯醇，增稠劑10～15份，消泡劑8～10份，分散劑2～4份和65份去離子水。

6、進(jìn)一步的，所述功能性涂覆漿料的制備方法如下：

7、（1）將二氧化硅顆粒加入去離子水中，使用高速攪拌器進(jìn)行分散，攪拌至顆粒均勻分散，加入分散劑后繼續(xù)攪拌至穩(wěn)定，得到預(yù)處理的無(wú)機(jī)物顆粒漿料；

8、（2）在恒溫80℃的去離子水中加入聚乙烯醇，邊攪拌邊加入，得到聚乙烯醇溶液；

9、（3）將預(yù)處理的無(wú)機(jī)物顆粒漿料加入反應(yīng)釜中，開(kāi)啟攪拌器，緩慢加入聚乙烯醇溶液，加入完成后，升溫至70℃，保持?jǐn)嚢?，控制包覆反?yīng)時(shí)間5個(gè)小時(shí)；

10、（4）在包覆反應(yīng)完成前加入消泡劑、增稠劑，攪拌均勻，得到功能性涂料漿料。

11、進(jìn)一步的，所述的第二涂層漿料采用如下方法制備：取1～2份分散劑添加到8～10份去離子水中，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，攪拌時(shí)間為30min，加入15～20份無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)，進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為40～60min，制得水分散液；取8～10份椰油二乙醇酰胺增稠，加入50份去離子水得到去離子水分散液，進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為2h，加入3份粘結(jié)劑，攪拌2h；最終制備出無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)漿料，即第二涂層漿料。烘烤后形成涂層，收卷制得半固態(tài)電池的復(fù)合隔膜。

12、進(jìn)一步的，所述的無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)為鋰鑭鋯氧或鍺酸鋅鋰。

13、進(jìn)一步的，所述的分散劑為th-904或byk-190或聚丙烯酸鈉中的其中一種。

14、進(jìn)一步的，所述的增稠劑為椰油二乙醇酰胺。

15、進(jìn)一步的，所述的熱塑性樹(shù)脂多孔基膜是由聚乙烯原料的制備pe隔膜。

16、進(jìn)一步的，所述復(fù)合隔膜的厚度24～34μm。

17、進(jìn)一步的，其中烘烤時(shí)溫度為60～80℃，烘烤1～2h。

18、鋰鑭鋯氧lithium?lanthanum?zirconium?oxide石榴石型固體電解質(zhì)，化學(xué)式為li7la3zr2o12，簡(jiǎn)稱llzo。

19、本發(fā)明的有益效果：半固態(tài)隔膜的一層涂覆功能性涂覆漿料，另一層表面涂覆固態(tài)電解質(zhì)材料，這樣能夠顯著提升電池性能。聚乙烯醇涂層不僅增強(qiáng)了隔膜的機(jī)械強(qiáng)度，還提高了離子導(dǎo)電性，從而改善了與電極之間的界面接觸。固態(tài)電解質(zhì)材料的涂覆則進(jìn)一步提高了電化學(xué)穩(wěn)定性和安全性，減少了副反應(yīng)的發(fā)生。整體上，這種設(shè)計(jì)有效提升了電池的能量密度以及熱安全性，具有良好的應(yīng)用前景。本發(fā)明相較于傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)材料涂覆pe隔膜，采用聚乙烯醇包覆無(wú)機(jī)納米材料后再進(jìn)行涂覆的方法。這一創(chuàng)新能夠顯著增強(qiáng)隔膜的機(jī)械強(qiáng)度和韌性，同時(shí)提升離子導(dǎo)電性，改善與電極之間的界面接觸。此外，固態(tài)電解質(zhì)材料的涂覆進(jìn)一步提高了電化學(xué)穩(wěn)定性和安全性，減少了副反應(yīng)的發(fā)生。該發(fā)明能夠?yàn)榘牍虘B(tài)電池提供高性能隔膜，滿足儲(chǔ)能電池、動(dòng)力電池以及3c數(shù)碼產(chǎn)品等多個(gè)領(lǐng)域?qū)Ω叨烁裟さ男枨蟆?/p>

技術(shù)特征：

1.一種半固態(tài)電池復(fù)合隔膜，其特征在于，所述半固態(tài)電池復(fù)合隔膜包括熱塑性樹(shù)脂多孔基膜和分別涂覆在熱塑性樹(shù)脂多孔基膜上下表面的第一涂層和第二涂層；所述半固態(tài)電池復(fù)合隔膜的制備方法包括以下步驟：在熱塑性樹(shù)脂多孔基膜上下表面通過(guò)含功能性涂覆漿料的第一涂層漿料和含無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)的第二涂層漿料涂覆在所述熱塑性樹(shù)脂多孔基膜上下表面的兩側(cè)，烘烤后形成第一涂層和第二涂層，收卷即得復(fù)合隔膜。

2.?一種半固態(tài)電池復(fù)合隔膜的制備方法，用以制備權(quán)利要求?1?所述的半固態(tài)電池復(fù)合隔膜，其特征在于，所述的第一涂層漿料采用如下方法制備：按重量計(jì)，將20～30份功能性涂覆漿料、5～10份粘結(jié)劑、30～40份水中，攪拌均勻制得第一涂層漿料；所述的功能性涂覆漿料，其原料包括以下重量份的組分：?5～10份二氧化硅顆粒，5～20份聚乙烯醇，10～15份增稠劑，8～10份消泡劑，2～4份分散劑和65份去離子水；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半固態(tài)電池復(fù)合隔膜的制備方法，其特征在于，所述功能性涂覆漿料的制備方法如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半固態(tài)電池復(fù)合隔膜的制備方法，其特征在于，所述的無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)為鋰鑭鋯氧。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半固態(tài)電池復(fù)合隔膜的制備方法，其特征在于，所述的分散劑為th-904或byk-190或聚丙烯酸鈉中的其中一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半固態(tài)電池復(fù)合隔膜的制備方法，其特征在于，所述的增稠劑為椰油二乙醇酰胺。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半固態(tài)電池復(fù)合隔膜的制備方法，其特征在于，所述的熱塑性樹(shù)脂多孔基膜是由聚乙烯原料的制備pe隔膜。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半固態(tài)電池復(fù)合隔膜的制備方法，其特征在于，所述復(fù)合隔膜的厚度24～34μm。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半固態(tài)電池復(fù)合隔膜的制備方法，其特征在于，其中烘烤時(shí)溫度為60～80℃，烘烤1～2h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種半固態(tài)電池的復(fù)合隔膜及其制備方法，屬于隔膜技術(shù)領(lǐng)域，固態(tài)電池復(fù)合隔膜包括熱塑性樹(shù)脂多孔基膜和分別涂覆在熱塑性樹(shù)脂多孔基膜上下表面的第一涂層和第二涂層；半固態(tài)電池復(fù)合隔膜的制備方法包括以下步驟：在熱塑性樹(shù)脂多孔基膜上下表面通過(guò)第一涂層漿料和第二涂層漿料涂覆在所述熱塑性樹(shù)脂多孔基膜上下表面的兩側(cè)，烘烤后形成第一涂層和第二涂層，收卷即得復(fù)合隔膜，本發(fā)明提供一種半固態(tài)電池復(fù)合隔膜，相比較傳統(tǒng)半固態(tài)電池隔膜，該固態(tài)電池復(fù)合隔膜能夠增強(qiáng)固態(tài)電解質(zhì)與電極材料之間的界面穩(wěn)定性以及該隔膜具有優(yōu)異的拉伸強(qiáng)度和孔隙率。

技術(shù)研發(fā)人員：朱青超,周玉波,王緒,楊旭,汪安,張智霖,田慧婷,邵偉恒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：合肥長(zhǎng)陽(yáng)新能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28