一種鋰離子電池復(fù)合隔膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鋰離子電池復(fù)合隔膜的制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池具有電壓高，能量密度大，循環(huán)性能好，自放電小，無記憶效應(yīng)，工作溫 度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)有鋰離子電池隨著能量密度的提高，其安全性能也受到很大的影響，安 全事故層出不窮。現(xiàn)有的鋰離子電池隔膜多使用聚丙烯（PP)或聚乙烯（PE)材質(zhì)，熔點(diǎn)低， 受熱易收縮，造成正負(fù)極接觸短路，電池安全性低。此類隔膜制造的電池隔膜與極片間間隙 大，保留電解液的能力差，對于卷繞的電池還容易受張力和極片膨脹的影響產(chǎn)生卷芯變形。
[0003] 如中國專利授權(quán)公告號(hào)：CN201638905U，授權(quán)公告日2010年11月17日的專利文 件中，公開了一種動(dòng)力鋰離子電池，包括相互并接的分別由磷酸鐵鋰正極材料和鈦酸鋰負(fù) 極材料與PP隔膜卷繞構(gòu)成的多個(gè)卷芯，非水質(zhì)電解液，不銹鋼殼體和殼蓋，不銹鋼殼蓋上 設(shè)有刺破式安全閥。該電池壽命長、放電倍率高。但是該專利中的電池隔膜熔點(diǎn)低，受熱易 收縮，造成正負(fù)極接觸短路，電池安全性低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明是為了克服常規(guī)的PP或PE鋰離子電池隔膜安全性能差，隔膜和極片間隙 大的不足之處，提供了一種安全性能好，隔膜和極片連接緊密的鋰離子電池復(fù)合隔膜的制 備方法。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種鋰離子電池復(fù)合隔膜的制備方法，在復(fù)合隔膜的支撐體兩側(cè)涂覆氧化物涂層并烘 干，所述氧化物涂層由氧化物、聚偏氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮組成，所述氧化物為氧化鋁或 氧化鎂；氧化物涂層兩側(cè)還涂覆PVDF-HFP共聚物層，在涂覆過程中進(jìn)行造孔處理然后烘 干，所述PVDF-HFP共聚物層由PVDF-HFP共聚物和丙酮組成。
[0006] 作為優(yōu)選，在氧化物涂層和PVDF-HFP共聚物層中間還涂覆有芳綸樹脂涂層并烘 干，所述芳綸樹脂涂層由芳綸1414、聚偏氟乙烯、二甲基亞砜組成。
[0007] 作為優(yōu)選，所述支撐體為PE膜、PP膜、PP-PE復(fù)合膜中的一種。
[0008] 作為優(yōu)選，氧化物涂層的制備方法：將1~2份聚偏氟乙烯溶解在54~68份N-甲 基吡咯烷酮中，再加入30~45份氧化物混合均勻成漿料。
[0009] 作為優(yōu)選，PVDF-HFP共聚物層的制備方法：將1~5份PVDF-HFP共聚物溶解于 95~99份丙酮中混合均勻。
[0010] 作為優(yōu)選，芳綸樹脂涂層的制備方法為：將1~3份聚偏氟乙烯溶解于70~80份 二甲基亞砜中，然后加入5~7份芳綸1414,混合均勻。
[0011] 作為優(yōu)選，氧化物涂層厚度為1~10微米。
[0012] 作為優(yōu)選，芳綸樹脂涂層厚度為1~10微米。
[0013] 作為優(yōu)選，PVDF-HFP共聚物涂層厚度為0. 1~5微米。
[0014] 在PP或PE膜兩側(cè)涂覆氧化物涂層，有利于提高電池的安全性能，而且隔膜對正極 側(cè)涂覆氧化物涂層，能有效降低正極對電解液的氧化反應(yīng)，有利于提高電池循環(huán)性能。普通 隔膜材質(zhì)是PP，PE，它們的熔點(diǎn)低，在90~100°C時(shí)就發(fā)生熱收縮，涂有氧化物涂層的隔膜 由于氧化物熔點(diǎn)高，絕緣性好，電池發(fā)生過熱時(shí)，能阻止隔膜收縮導(dǎo)致正負(fù)極接觸的危險(xiǎn)情 況的發(fā)生。隔膜外層為PVDF-HFP共聚物層，即聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物，有利于提高 隔膜的力學(xué)性能，加強(qiáng)隔膜強(qiáng)度。而且隔膜和極片熱壓裝配時(shí)，PVDF-HFP共聚物層受熱，溶 解出少量粘結(jié)劑PVDF，使隔膜與極片形成良好的粘接。進(jìn)一步冷壓后，又固化，緊密連接隔 膜和極片，消除空隙。
[0015] 芳綸樹脂耐高溫，隔膜上使用芳綸樹脂涂層，在溫度達(dá)到350~450°C時(shí)，還不會(huì) 融化，保證電極之間不會(huì)短路。進(jìn)一步加強(qiáng)復(fù)合隔膜的安全性能。
[0016] 有益效果：有利于提尚電池隔I旲的力學(xué)性能和耐熱性能，提尚電池安全性能。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0018] 實(shí)施例1 將1份聚偏氟乙烯溶解在54份N-甲基吡咯烷酮中，再加入30份氧化鋁混合均勻成漿 料。將漿料均勻噴涂在復(fù)合隔膜的支撐體兩側(cè)，構(gòu)成氧化物涂層，然后烘干，支撐體為25微 米的PE膜。氧化物涂層厚度為1微米。將1份聚偏氟乙烯溶解于70份二甲基亞砜中，然后 加入5份芳綸1414,混合均勻成芳綸樹脂涂層液。將烘干的包覆有氧化物涂層的隔膜放入 芳綸樹脂涂層液進(jìn)行浸涂，構(gòu)成芳綸樹脂涂層，然后烘干。芳綸樹脂涂層厚度為10微米。將 5份PVDF-HFP共聚物溶解于99份丙酮中混合均勻，然后均勻噴涂在芳綸樹脂涂層外側(cè)，構(gòu) 成PVDF-HFP共聚物涂層，在涂覆過程中進(jìn)行造孔處理然后烘干，制得復(fù)合隔膜。PVDF-HFP 共聚物涂層厚度為5微米。
[0019] 將復(fù)合隔膜與正負(fù)極片進(jìn)行裝配、注液，靜止24h后，進(jìn)行熱壓，溫度在50°C，壓力 在600Kpa，時(shí)間為30min。然后進(jìn)行冷壓，冷壓溫度在10°C，壓力在600Kpa，時(shí)間為lOmin。 然后經(jīng)過預(yù)充，抽空，化成，分容等工序，制成20Ah鋰離子動(dòng)力電池。將制成的電池進(jìn)行表 1中各項(xiàng)測試。
[0020] 實(shí)施例2 將1. 5份聚偏氟乙烯溶解在60份N-甲基吡咯烷酮中，再加入38份氧化鎂混合均勻成 漿料。將漿料均勻噴涂在復(fù)合隔膜的支撐體兩側(cè)，構(gòu)成氧化物涂層，然后烘干，支撐體為25 微米的PP-PE復(fù)合膜。氧化物涂層厚度為5微米。將2份聚偏氟乙烯溶解于75份二甲基 亞砜中，然后加入6份芳綸1414,混合均勻成芳綸樹脂涂層液。將烘干的包覆有氧化物涂層 的隔膜放入芳綸樹脂涂層液進(jìn)行浸涂，構(gòu)成芳綸樹脂涂層，然后烘干。芳綸樹脂涂層厚度為 5微米。將3份PVDF-HFP共聚物溶解于97份丙酮中混合均勻，然后均勻噴涂在芳綸樹脂涂 層外側(cè)，構(gòu)成PVDF-HFP共聚物涂層，在涂覆過程中進(jìn)行造孔處理然后烘干，制得復(fù)合隔膜。 PVDF-HFP共聚物涂層厚度為3微米。
[0021] 將復(fù)合隔膜與正負(fù)極片進(jìn)行裝配、注液，靜止24h后，進(jìn)行熱壓，溫度在50°C，壓力 在600Kpa，時(shí)間為30min。然后進(jìn)行冷壓，冷壓溫度在10°C，壓力在600Kpa，時(shí)間為lOmin。 然后經(jīng)過預(yù)充，抽空，化成，分容等工序，制成20Ah鋰離子動(dòng)力電池。將制成的電池進(jìn)行表 1中各項(xiàng)測試。
[0022] 實(shí)施例3 將2份聚偏氟乙烯溶解在68份N-甲基吡咯烷酮中，再加入45份氧化鋁混合均勻成漿 料。將漿料均勻噴涂在復(fù)合隔膜的支撐體兩側(cè)，構(gòu)成氧化物涂層，然后烘干，支撐體為25微 米的PP膜。氧化物涂層厚度為10微米。將3份聚偏氟乙烯溶解于80份二甲基亞砜中，然后 加入7份芳綸1414,混合均勻成芳綸樹脂涂層液。將烘干的包覆有氧化物涂層的隔膜放入 芳綸樹脂涂層液進(jìn)行浸涂，構(gòu)成芳綸樹脂涂層，然后烘干。芳綸樹脂涂層厚度為1微米。將 1份PVDF-HFP共聚物溶解于95份丙酮中混合均勻，然后均勻噴涂在芳綸樹脂涂層外側(cè)，構(gòu) 成PVDF-HFP共聚物涂層，在涂覆過程中進(jìn)行造孔處理然后烘干，制得復(fù)合隔膜。PVDF-HFP 共聚物涂層厚度為0.1微米。
[0023]將復(fù)合隔膜與正負(fù)極片進(jìn)行裝配、注液，靜止24h后，進(jìn)行熱壓，溫度在50°C，壓力 在600Kpa，時(shí)間為30min。然后進(jìn)行冷壓，冷壓溫度在10°C，壓力在600Kpa，時(shí)間為lOmin。 然后經(jīng)過預(yù)充，抽空，化成，分容等工序，制成20Ah鋰離子動(dòng)力電池。將制成的電池進(jìn)行表 1中各項(xiàng)測試。
[0024] 對比例1 和實(shí)施例1的不同之處在于，直接采用PE膜，組裝成鋰離子動(dòng)力電池。
[0025] 對比例2 和實(shí)施例2的不同之處在于，直接采用PP-PE復(fù)合膜，組裝成鋰離子動(dòng)力電池。
[0026] 對比例3 和實(shí)施例3的不同之處在于，直接采用PP膜，組裝成鋰離子動(dòng)力電池。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種裡離子電池復(fù)合隔膜的制備方法，其特征在于，在復(fù)合隔膜的支撐體兩側(cè)涂覆 氧化物涂層并烘干，所述氧化物涂層由氧化物、聚偏氣己締、N-甲基化咯燒酬組成，所述氧 化物為氧化侶或氧化儀；氧化物涂層兩側(cè)還涂覆PVDF-HFP共聚物層，在涂覆過程中進(jìn)行造 孔處理然后烘干，所述PVDF-HFP共聚物層由PVDF-HFP共聚物和丙酬組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裡離子電池復(fù)合隔膜的制備方法，其特征在于，在氧化 物涂層和PVDF-HFP共聚物層中間還涂覆有芳絕樹脂涂層并烘干，所述芳絕樹脂涂層由芳 絕1414、聚偏氣己締、二甲基亞諷組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裡離子電池復(fù)合隔膜的制備方法，其特征在于，所述支 撐體為PE膜、PP膜、PP-PE復(fù)合膜中的一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裡離子電池復(fù)合隔膜的制備方法，其特征在于，氧化物 涂層的制備方法：將1~2份聚偏氣己締溶解在54~68份N-甲基化咯燒酬中，再加入 30~45份氧化物混合均勻成漿料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裡離子電池復(fù)合隔膜的制備方法，其特征在于， PVDF-HFP共聚物層的制備方法：將1~5份PVDF-HFP共聚物溶解于95~99份丙酬中混 合均勻。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種裡離子電池復(fù)合隔膜的制備方法，其特征在于，芳絕樹 脂涂層的制備方法為：將1~3份聚偏氣己締溶解于70~80份二甲基亞諷中，然后加入 5~7份芳絕1414,混合均勻。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種裡離子電池復(fù)合隔膜的制備方法，其特征在于，氧化 物涂層厚度為1~10微米。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2或6所述的一種裡離子電池復(fù)合隔膜的制備方法，其特征在于，芳絕 樹脂涂層厚度為1~10微米。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種裡離子電池復(fù)合隔膜的制備方法，其特征在于， PVDF-HFP共聚物涂層厚度為0. 1~5微米。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋰離子電池復(fù)合隔膜的制備方法，在普通的PP或PE隔膜外依次涂覆氧化物涂層、芳綸樹脂涂層和PVDF-HFP共聚物層，制備成復(fù)合隔膜。本發(fā)明制備的復(fù)合隔膜提高了隔膜的力學(xué)性能和耐熱性能，提高了電池的安全性能。
【IPC分類】C09D127-16, C09D7-12, C08J7-04, C09D1-00, H01M2-16
【公開號(hào)】CN104681762
【申請?zhí)枴緾N201310497095
【發(fā)明人】王涌, 呂豪杰, 高新寶, 陳軍
【申請人】萬向A一二三系統(tǒng)有限公司, 萬向電動(dòng)汽車有限公司, 萬向集團(tuán)公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年10月22日