一种锂离子电池隔膜及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电池技术领域，更具体地说，涉及一种电池隔膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着能源问题和环境污染的日益严重，新能源以及清洁能源逐渐得到重视。电化 学的应用发展及新型储能电源的不断需求，使电池技术取得了很大的进步。锂离子电池具 有高电压、高能量密度、循环寿命长以及无记忆效应等优势，使其广泛应用于笔记本电脑、 手机、等便携式电子设备；同时，在航天技术、国防工业等方面具有广阔的应用前景，成为目 前研究热点。
[0003] 锂离子电池的关键部件主要有正极、负极、隔膜、电解液组成。其中隔膜作为锂离 子电池的核心组成部件，其性能对电池的安全性能及电化学性能有重要影响。目前使用较 多的是聚烯烃微孔膜，如聚丙烯（PP)膜、聚乙烯（PE)膜或两者的多层复合膜。虽然这些微 孔聚烯烃隔膜具有良好的机械强度及化学稳定性，但因高温下易收缩、孔隙率低、保液率低 等因素，影响锂离子电池的安全性能和使用寿命。为了改善隔膜的性能，可将耐高温的无机 纳米颗粒涂覆在隔膜表面来增强电池隔膜的热尺寸稳定性及润湿性能。常用的无机纳米颗 粒有六1203、5102和1102等，但因纳米颗粒的生产成本高、分散不均匀、易吸水等问题限制了 其广泛应用。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，确有必要提供一种成本低，粒子分散性好的锂离子电池复合隔膜及其 制备方法。
[0005] -种锂离子电池隔膜，包括一隔膜基底具有相对设置的两个表面、以及两个埃洛 石纳米管涂层，所述两个埃洛石纳米管涂层分别设置在所述隔膜基底相对设置的两个表 面。
[0006] 所述隔膜基底为多孔结构，具有多个微孔。
[0007] 所述两个埃洛石纳米管涂层涂覆于所述隔膜基底表面。
[0008] 所述隔膜基底为聚烯烃微孔膜。
[0009] 所述埃洛石纳米管涂层包括埃洛石纳米管、以及聚合物粘合剂，所述埃洛石纳米 管与所述聚合物粘合剂均匀混合，在一起形成所述埃洛石纳米管无纺布涂层。
[0010] 所述聚合物粘合剂为聚氨酯，聚偏氟乙烯或聚酰亚胺中的一种或两种。
[0011] -种锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤： S1，提供一埃洛石纳米管原料； 52, 提供一聚合物粘合剂及一溶剂，并将所述埃洛石纳米管原料及所述聚合物粘合剂 分散在所述溶剂中，从而获得一埃洛石纳米管及聚合物粘合剂的涂层浆料； 53, 提供一具有两个相对表面的隔膜基底，将所述浆料分别涂覆在所述隔膜基底的两 个相对表面形成两个埃洛石无纺布涂层。
[0012] 步骤S1中，所述埃洛石纳米管原料为硅烷偶联剂改性的埃洛石纳米管。
[0013] 步骤S2中，所述溶剂为四氢呋喃、三氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙 酰胺或N-甲基吡咯烷酮的一种或两种。
[0014] 步骤S2中，所述聚合物粘合剂为聚氨酯，聚偏氟乙烯或聚酰亚胺中的一种。
[0015] 本发明使用硅烷偶联剂对埃洛石纳米管进行表面改性，并利用溶液共混法使其与 粘合剂聚合物混合制备隔膜涂层浆料，用于对锂电隔膜的陶瓷化改性，从而提高锂离子电 池的热稳定性及相应的电化学性能。埃洛石纳米管（HNTs)是一种价格低廉的天然纳米管， 是双层1:1型铝硅酸盐，其分子式为Al2Si05(0H) · ηΗ20(η=0或2)，具有典型结晶结构，常 为多壁管状结构，由内层铝氧八面体和外层的硅氧四面体晶格错位卷曲而成，其层间存在 结晶水，且内外表面有硅羟基和铝羟基团存在。埃洛石纳米管具有独特的管状结构，管长为 1~15微米，管径在10~50纳米之间，可以与聚合物复合，制备优良的聚合物/无机纳米 复合材料。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明实施例提供的锂离子电池隔膜的结构示意图。
[0017] 图2为图1中的锂离子电池隔膜中的埃洛石纳米管涂层的放大结构示意图。
[0018] 图3为本发明实施例提供的锂离子电池隔膜中的表面修饰后的埃洛石纳米管材 料的扫描电镜照片。
[0019] 图4为图1中的埃洛石纳米管材料构成的埃洛石纳米管涂层的扫描电镜照片。
[0020] 图5为本发明实施例提供的锂离子电池用隔膜的制备方法的流程图。
[0021] 主要元件符号说明
如下【具体实施方式】将结合上述附图进一步说明本发明。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的阐述，参照附图。应理解，这些实施例 仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容 后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附 权利要求书所限定的范围。
[0023] 请参阅图1，本发明实施例提供一种锂离子电池用隔膜10,其包括一隔膜基底 110,以及两个埃洛石纳米管涂层120。所述隔膜基底110为一平面结构，是具有一定厚度的 薄膜。所述隔膜基底110具有两个相对表面，所述两个埃洛石纳米管涂层120分别设置在 所述隔膜基底110的两个相对表面。
[0024] 所述隔膜基底110为聚烯烃微孔膜，如聚丙烯（PP)膜、聚乙烯（PE)膜或两者的多 层复合膜。所述隔膜基底110具有多个微孔，所述两个埃洛石纳米管涂层120覆盖在多孔 膜的表面。本实施例中，所述隔膜基底110为聚乙烯（PE)膜，厚度为25微米。
[0025] 请参见图2,所述埃洛石纳米管涂层120包括多个埃洛石纳米管122、以及聚合物 粘合剂124,所述多个埃洛石纳米管122与所述聚合物粘合剂124复合在一起形成所述埃洛 石纳米管涂层120。所述聚合物粘合剂124为聚氨酯，聚偏氟乙烯或聚酰亚胺的一种或两 种。本实施例中，所述聚合物粘合剂124为聚酰亚胺。
[0026] 请参见图3,所述埃洛石纳米管122可以为功能化的埃洛石纳米管，可以用硅烷 偶联剂对其进行表面修饰，所述硅烷偶联剂通过共价键接枝到所述埃洛石纳米管122的表 面。所述埃洛石纳米管122经过表面修饰以后，所述聚合物粘合剂124均匀分散在所述埃洛 石纳米管涂层120中。进一步地，请参见图4,所述埃洛石纳米管122可以均匀地分散在所 述隔膜基底110的两个相对表面。可以理解，所述埃洛石纳米管122功能化处理的不限于 表面修饰，现有技术中有利于埃洛石纳米管122分散的功能化处理方法均适用于本发明。
[0027] 请参见图5,本发明实例进一步提供所述锂离子电池隔膜10的制备方法，其包括 以下步骤： S1，提供一埃洛石纳米管122的原料； 52, 提供一聚合物粘合剂124及一溶剂，并将所述埃洛石纳米管122的原料及所述聚合 物粘合剂分散在所述溶剂中，从而获得一埃洛石纳米管122及聚合物粘合剂124构成涂层 浆料； 53, 提供一具有两个相对表面的隔膜基底110,将所述胶体涂料涂覆在所述隔膜基底 110的两个相对表面形成两个埃洛石纳米管涂层120。
[0028] 步骤S1中所述埃洛书纳米管122的原料可以经过表面功能化处理，所述表面功能 化处理包括以下步骤： S11，对埃洛石纳米管122的原料进行提纯；以及 S12,将所述埃洛石纳米管122进行表面改性。
[0029] 步骤S11中，可以将一定量的埃洛石纳米管122与去离子水按照10%的质量比混 合，然后再加入埃洛石质量分数0. 05%的六偏磷酸钠，于室温下搅拌约30分钟，然后静置30 分钟，埃洛石聚集体和杂质沉积在瓶子的底部，通过过滤去除。上层溶液通过离心收集，将 得到的埃洛石纳米管122于80摄氏度温度下，真空干燥24小时。纯化后的埃洛石纳米管 122再进行研磨、过筛。
[0030] 步骤S12中，可以取一定量的步骤S11中纯化后的埃洛石纳米管122置入带有冷 凝装置的三口瓶中，加入适量的溶剂，经超声分散30分钟后，向体系里通入30