一种锂离子电池隔膜材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及锂电池材料领域，特别涉及一种锂离子电池隔膜材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]锂离子电池是重要的绿色能源电池，由于其质量轻、比容量大和安全性的特点，已在移动电源、笔记本电脑、手机、动力汽车等领域得到广泛的应用。锂离子电池一般由电池外壳(封装材料)、正极、负极、隔膜及电解液所组成，隔膜是重要的隔离电池内芯正、负极材料，在电池使用过程中锂离子可自由穿过隔膜实现电池的充放电，其质量的好坏直接关系电池的使用寿命和安全性能。
[0003]目前，锂离子电池隔膜材料主要为聚烯烃隔膜如单层聚丙烯(PP)微孔膜、单层聚乙烯(PE)微孔膜以及三层PP/PE/PP复合膜，该类隔膜制备方法主要为干法拉伸致孔法和湿法相分离法。现有的聚烯烃隔膜弊端在于:1、聚烯烃隔膜受热时易收缩，会造成隔膜尺寸不稳定，正负极直接接触而短路；2、闭孔温度和破膜温度较低，当发生电池刺穿等状况时，电池内部大量放热，导致隔膜完全融化收缩，电池短路产生高温直至电池解体或爆炸。
【发明内容】
[0004]发明目的:本发明为解决上述问题，提供了一种锂离子电池隔膜材料及其制备方法。该隔膜材料具有较低的闭孔温度点和破膜温度高的特点，是一种安全性的隔膜材料。
[0005]技术方案:一种锂离子电池隔膜材料及其制备方法，包括基膜材料和涂层，所述基膜材料包括聚烯烃和多孔氧化铝超细粉体；所述隔膜为含氟涂料。
[0006]作为本发明的一种优选方案，所述聚烯烃为聚乙烯或聚丙烯中的一种或两种。
[0007]作为本发明的一种优选方案，多孔氧化铝超细粉体的颗粒大小为3000目-5000目，孔径大小为5-100nm，孔密度为1010_1012个/cm 2。
[0008]作为本发明的一种优选方案，所述氧化铝超细粉体含量占所述基膜材料的
0.1-3%。
[0009]作为本发明的一种优选方案，所述含氟涂料中的氟材料是聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚三氟氯乙烯中的一种或两种以上组合。
[0010]一种制备锂离子电池隔膜材料的制备方法，包括以下步骤:
[0011]步骤1，氧化铝超细粉体与聚烯烃进行均匀混合，得到聚烯烃混合物；
[0012]步骤2，聚烯烃混合物在双螺杆挤出机中进行挤出、冷却、切料，挤出机的熔融共挤温度为130-180°C，冷却温度为5-30°C ；
[0013]步骤3，取步骤2中的物料在双螺杆挤出机中二次挤出、冷却、切料，混炼、拉伸压片，挤出机的熔融共挤温度为130-180°C，冷却温度为5-30°C ;
[0014]步骤4，在压片材料上涂覆含氟涂料，烘干；
[0015]步骤5，在氧气环境下进行等离子体处理步骤4中的压片材料，得到隔膜成品。
[0016]有益效果:本发明与现有技术相比，该隔膜材料的基膜选择聚烯烃和多孔超细氧化铝粉体作为基膜材料，可有效降低隔膜的闭孔温度和提高孔隙均匀度，在其表面涂覆含碳的氟膜材料，可有效提高隔膜的抗电解液溶解能力，在电池应用过程中具有更好的安全性和电池容量。
【具体实施方式】
[0017]下面结合【具体实施方式】，进一步阐明本发明。
[0018]实施例1
[0019]—种锂离子电池隔膜材料，包括基膜材料和涂层，所述基膜材料包括聚乙烯和多孔氧化铝超细粉体；所述涂层为聚四氟乙烯。
[0020]其中，多孔氧化铝超细粉体的颗粒大小为3000目，孔径大小为5nm，孔密度为101°个/cm2。所述氧化铝超细粉体含量占所述基膜材料的0.1 %。
[0021]一种制备锂离子电池隔膜材料的制备方法，包括以下步骤:
[0022]步骤1，聚乙烯和多孔氧化铝超细粉体均匀混合，得到聚烯烃混合物；
[0023]步骤2，聚烯烃混合物在双螺杆挤出机中进行挤出、冷却、切料，挤出机的熔融共挤温度为130°C，冷却温度为5°C ；
[0024]步骤3，取步骤2中的物料在双螺杆挤出机中二次挤出、冷却、切料，混炼、拉伸压片，挤出机的熔融共挤温度为130°C，冷却温度为5°C ;
[0025]步骤4，在压片材料上涂覆四氟乙烯，烘干；
[0026]步骤5，氧气环境下等离子体处理步骤4中的压片材料，得到隔膜成品。
[0027]实施例2
[0028]—种锂离子电池隔膜材料，包括基膜材料和涂层，所述基膜材料包括聚丙烯和多孔氧化铝超细粉体；所述涂层为聚偏二氟乙烯和聚三氟氯乙烯的混合物。
[0029]其中，多孔氧化铝超细粉体的颗粒大小为4000目，孔径大小为50nm，孔密度为1011个/cm2。所述氧化铝超细粉体含量占所述基膜材料的2%。
[0030]一种制备锂离子电池隔膜材料的制备方法，包括以下步骤:
[0031]步骤1，聚丙烯和多孔氧化铝超细粉体进行均匀混合，得到聚烯烃混合物；
[0032]步骤2，聚烯烃混合物在双螺杆挤出机中进行挤出、冷却、切料，挤出机的熔融共挤温度为150°C，冷却温度为20°C ；
[0033]步骤3，取步骤2中的物料在双螺杆挤出机中二次挤出、冷却、切料，混炼、拉伸压片，挤出机的熔融共挤温度为150°C，冷却温度为20°C ;
[0034]步骤4，在压片材料上涂覆聚偏二氟乙烯和聚三氟氯乙烯的混合物，烘干；
[0035]步骤5，氧气环境下等离子体处理步骤4中的压片材料，得到隔膜成品。
[0036]实施例3
[0037]一种锂离子电池隔膜材料，包括基膜材料和涂层，所述基膜材料包括聚乙烯和聚丙烯的混合物以及多孔氧化铝超细粉体；所述涂层为四氟乙烯和聚三氟氯乙烯的混合物。
[0038]其中，多孔氧化铝超细粉体的颗粒大小为5000目，孔径大小为lOOnm，孔密度为1012个/cm2。所述氧化铝超细粉体含量占所述基膜材料的3%。
[0039]—种制备锂离子电池隔膜材料的制备方法，包括以下步骤:
[0040]步骤1，将聚乙烯和聚丙烯的混合物以及多孔氧化铝超细粉体进行均匀混合，得到聚烯烃混合物；
[0041]步骤2，聚烯烃混合物在双螺杆挤出机中进行挤出、冷却、切料，挤出机的熔融共挤温度为180°C，冷却温度为30°C ；
[0042]步骤3，取步骤2中的物料在双螺杆挤出机中二次挤出、冷却、切料，混炼、拉伸压片，挤出机的熔融共挤温度为180°C，冷却温度为30°C ;
[0043]步骤4，在压片材料上涂覆四氟乙烯和聚三氟氯乙烯的混合物，烘干；
[0044]步骤5，氧气环境下等离子体处理步骤4中的压片材料，得到隔膜成品。
[0045]对实施例1-3生产的锂离子电池隔膜材料进行测试:其闭孔温度为130_150°C，破膜温度在250°C以上，孔隙率达到60%以上，吸液率为280%以上。可见本发明生产的隔膜材料闭孔温度低、破膜温度高，高温热收率低及吸液率高，安全性能好，电池应用的容量大。
[0046]对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种锂离子电池隔膜材料，其特征在于，包括基膜材料和涂层，所述基膜材料包括聚烯烃和多孔氧化铝超细粉体；所述涂层为含氟涂料。2.根据权利要求1中所述的锂离子电池隔膜材料，其特征在于，所述聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯中的一种或两种。3.根据权利要求1中所述的锂离子电池隔膜材料，其特征在于，多孔氧化铝超细粉体的颗粒大小为3000目-5000目，孔径大小为5-100nm，孔密度为101(]-1012个/cm 2。4.根据权利要求1或3中所述的锂离子电池隔膜材料，其特征在于，所述氧化铝超细粉体含量占所述基膜材料的0.1-3%。5.根据权利要求1中所述的锂离子电池隔膜材料，其特征在于，所述含氟涂料中的氟材料是聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚三氟氯乙烯中的一种或两种以上组合。6.一种制备锂离子电池隔膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1，氧化铝超细粉体与聚烯烃进行均匀混合，得到聚烯烃混合物； 步骤2，聚烯烃混合物在双螺杆挤出机中进行挤出、冷却、切料，挤出机的熔融共挤温度为130-180°C，冷却温度为5-30°C ； 步骤3，取步骤2中的物料在双螺杆挤出机中二次挤出、冷却、切料，混炼、拉伸压片，双螺杆挤出机的熔融共挤温度为130-180°C，冷却温度为5-30°C ； 步骤4，在压片材料上涂覆含氟涂料，烘干； 步骤5，氧气环境下等离子体处理步骤4中的压片材料，得到隔膜成品。
【专利摘要】本发明提供了一种锂离子电池隔膜材料及其制备方法，该隔膜材料包括基膜材料和涂层，所述基膜材料包括聚烯烃和多孔氧化铝超细粉体；所述涂层为含氟涂料。该锂离子电池隔膜材料的制备方法是：1、氧化铝超细粉体与聚烯烃进行均匀混合；2、聚烯烃混合物在双螺杆挤出机中进行挤出，该隔膜材料的基膜选择聚烯烃和多孔超细氧化铝粉体作为基膜材料，可有效降低隔膜的闭孔温度和提高孔隙均匀度，在其表面涂覆含碳的氟膜材料，可有效提高氟膜的抗电解液溶解能力，在电池应用过程中具有更好的安全性和电池容量。
【IPC分类】H01M10/0525, H01M2/16, H01M2/14
【公开号】CN105355813
【申请号】CN201510922541
【发明人】章结兵, 谢凤秀
【申请人】苏州锂盾储能材料技术有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月14日