一种锂电池隔离膜及其制备方法与流程

文档序号:16262043发布日期:2018-12-14 21:38阅读:429来源:国知局

本发明涉及一种隔离膜,特别涉及一种锂电池隔离膜及其制备方法。



背景技术:

锂离子电池已经广泛地应用在可携带式电子产品上,未来随着电动车的发展,相关材料的需求也备受瞩目;锂离子电池具有高能量密度的有事,符合车用动力锂电池的需求,但也因为其输出功率大,以及电池尺寸增加,在运作的同时也伴随着大量的热能产生,若无有效的防护机制很容易造成热失控(thermalrunway)导致电池燃烧爆炸。

隔离膜在锂电池安全上扮演极为重要的角色,其位于两级之间,负责离子传导使电化学反应可以进行;因此隔离膜需要具有良好的离子传导性,并拥有足够的机械强度和耐穿刺度,以防止反应中析出的锂金属刺破隔离膜造成短路,在异常升温时,隔离膜的热闭孔特性可以阻断离子的传导使反应终止避免持续地放热。

然而目前常用的橡胶、聚氯乙烯(pvc)的电阻大、抗震效果差且无法用于封闭电池,而玻璃纤维也因脆性以及污染问题限制了其应用范围,目前的商业化产品以聚乙烯和聚丙烯为主,其可以被制成单层、多层或复合层;但聚丙烯的熔点比聚乙烯高,因此在所制成的聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合层结构中,当聚乙烯熔化,发生关闭(shutdown)现象时,外层的聚丙烯仍维持良好的机械性质,如果温度持续上升,则聚丙烯也会熔化从而造成电池短路,因此这种锂离子电池隔离膜仍然有高温燃烧的危险。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种锂电池隔离膜。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:一种锂电池隔离膜,主要包括隔离膜主体,以及涂覆在在隔离膜主体上的具有阻燃功能的功能层和设置在功能层外的保护层。

作为优选,所述保护层由聚乙烯和聚丙烯熔融后混合喷涂而成。

作为优选,所述功能层包括超细碳酸钙粉末、超细碳酸钠粉末、陶瓷微珠、α-al2o3、纳米二氧化硅和水性丙烯酸。

本发明的目的是提供一种锂电池隔离膜的制备方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:一种锂电池隔离膜的制备方法,制备方法如下所示:

步骤1:将无纺布洗去表面泥污后,紫外光照射10-20min后晾至干;

步骤2:将无纺布放置在用于防火阻燃的浸渍液中,浸泡并不停搅拌至无纺布完全湿透后取出晾晒至表面干燥;

步骤3:将粘接剂喷涂在经步骤2中处理得到的无纺布表面;

步骤4.1:将超细碳酸钙粉末、超细碳酸钠粉末、陶瓷微珠、α-al2o3和纳米二氧化硅均匀混合后,向其中加入水性丙烯酸溶液形成功能涂料;

步骤4.2:向步骤3中处理得到的无纺布表面喷涂功能涂料形成功能层;

步骤4:将聚乙烯和聚丙烯熔喷在步骤4中处理得到的无纺布表面。

作为优选,所述浸渍液包括a组分和b组分,所述a组分为超疏水涂料,所述b组分包括溶剂、防火纤维、水性聚丙烯酸。

作为优选,将步骤3中表面喷涂功能层的无纺布拉伸扩展后,晾晒干燥。

作为优选,将无纺布放置在浸渍液b组分中浸泡;a组分在步骤2、步骤3、步骤4.2结束后喷涂在表面。

综上所述,本发明具有以下有益效果:

1.现有技术中的锂电池隔离膜,耐热性能较差,因而在受热熔融后造成锂电池短路;因而急需一种既能供离子通过又具有良好耐热性的膜材料;本方案中的隔离膜除隔离膜主体之外还包括分别设置在隔离膜主体上、下表面的功能层和保护层;功能层的主要作用为阻燃,而保护层具有较高的熔点,当锂电池中温度上升冰箱锂电池隔离膜处蔓延时,预先经过隔离膜主体上的功能层,功能层吸收热量减少继续向隔离膜主体上传递的热量;

2.隔离膜主体可由聚丙烯或聚乙烯制成单层或多层膜结构;功能层主要包括超细碳酸钙粉末、超细碳酸钠粉末、陶瓷微珠、α-al3o2、纳米二氧化硅和水性丙烯酸;功能层为聚乙烯和聚丙烯熔融后混合喷涂而成,通过混合喷涂的方式,使聚乙烯和聚丙烯之间相互交联,提升两者的熔点;

3.隔离膜主体的主要材料为经过处理的无纺布;将无纺布经过浸渍液a组分和浸渍液b组分处理,使无纺布表面形成超疏水涂料和超疏水防护层,能避免因熔融状的功能层和保护层附着而引起的部分膜体受损。

具体实施方式

本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例:

一种锂电池隔离膜,主要包括隔离膜主体以及涂覆在隔离膜主体上的功能层和保护层,功能层具有良好的阻燃功能。

保护层由聚乙烯和聚丙烯熔融后混合喷涂而成。

功能层包括超细碳酸钙粉末、超细碳酸钠粉末、陶瓷微珠、α-al2o3、纳米二氧化硅和水性丙烯酸。

制备方法如下所示:

步骤1:将无纺布洗去表面泥污后,紫外光照射10-20min后晾至干。

步骤2:将无纺布放置在用于防火阻燃的浸渍液中,浸泡并不停搅拌至无纺布完全湿透后取出晾晒至表面干燥。

步骤3:将粘接剂喷涂在经步骤2中处理得到的无纺布表面;

步骤4.1:将超细碳酸钙粉末、超细碳酸钠粉末、陶瓷微珠、α-al2o3和纳米二氧化硅均匀混合后,向其中加入水性丙烯酸溶液形成功能涂料;本实施例中以上五种物质之间的比例关系为1:1:1:1:1。

步骤4.2:向步骤3中处理得到的无纺布表面喷涂功能涂料形成功能层。

步骤4:将聚乙烯和聚丙烯熔喷在步骤4中处理得到的无纺布表面,本实施例中聚乙烯和聚丙烯的比例为1:1。

浸渍液包括a组分和b组分,所述a组分为超疏水涂料,所述b组分包括溶剂、防火纤维、水性聚丙烯酸,本方案中以上三种物质的比例关系为90:6:4。将无纺布放置在浸渍液b组分中浸泡;a组分在步骤2、步骤3、步骤4.2结束后喷涂在表面。



技术特征:

技术总结
本发明涉及一种锂电池隔离膜及其制备方法,主要包括隔离膜主体,以及涂覆在在隔离膜主体上的具有阻燃功能的功能层和设置在功能层外的保护层;现有技术中的锂电池隔离膜,耐热性能较差,因而在受热熔融后造成锂电池短路;因而急需一种既能供离子通过又具有良好耐热性的膜材料;本方案中的隔离膜除隔离膜主体之外还包括分别设置在隔离膜主体上、下表面的功能层和保护层;功能层的主要作用为阻燃,而保护层具有较高的熔点,当锂电池中温度上升冰箱锂电池隔离膜处蔓延时,预先经过隔离膜主体上的功能层,功能层吸收热量减少继续向隔离膜主体上传递的热量。

技术研发人员:金闯
受保护的技术使用者:太仓斯迪克新材料科技有限公司
技术研发日:2018.08.01
技术公布日:2018.12.14
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