一种电池隔膜的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种电池隔膜的制作方法，包括以下步骤:（1）在指定溶剂中添加高分子聚合物材料，经过机械搅拌配置成聚合物质量分数为5%～30%的溶液；（2）向配置好的聚合物溶液中加入无机材料，通过搅拌混合为分散均匀的浆料，其中，高分子聚合物溶液和无机材料的质量比例为2：1～25:1；（3）将上述浆料涂覆在隔膜基材的单一表面或双面，制作成锂离子电池隔膜。本发明能够维持涂覆层的物理结构，当电池受热时可有效限制隔膜的收缩，提高电池的安全性能；无机材料为多孔结构，均匀分布在隔膜基材表面后颗粒与颗粒之间又可形成良好的间隙结构，使用该隔膜制造的锂离子电池可以吸附更多的电解液，进而提高电池的循环性能。
【专利说明】
一种电池隔膜的制作方法
技术领域
[0001] 本发明涉及锂离子电池隔膜制作技术领域，具体涉及一种电池隔膜的制作方法。
【背景技术】
[0002] 随着能源与环境问题日益突出，电动汽车特别是纯电动汽车的发展势在必行。作 为电动汽车的动力源，二次电池的的性能优劣直接制约电动汽车的发展。锂离子电池由于 体积小、能量密度高等优点，被认为是目前最具发展潜力的电动汽车动力电池。而隔膜在锂 离子电池中起到离子通道并隔开正负极的作用，制作隔膜的高分子材料多为聚乙烯、聚丙 烯或其混合物，这些材料制作的隔膜在高温受热时会发生严重的热收缩，会导致正负极接 触短路。锂离子电池在经过长时间的充放电循环后，电解液会不断被消耗损失，当电解液的 含量不足以满足锂离子的正常迀移要求时，电池的性能会急剧恶化，明显缩短其使用寿命。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种电池隔膜的制作方法，该方法能够效限制隔膜的收 缩，提高锂离子电池的安全性和循环寿命。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
[0005] -种电池隔膜的制作方法，包括以下步骤：
[0006] (1)在指定溶剂中添加高分子聚合物材料，经过机械搅拌配置成聚合物质量分数 为5 %~30 %的溶液；
[0007] (2)向配置好的聚合物溶液中加入无机材料，通过搅拌混合为分散均匀的浆料，其 中，高分子聚合物溶液和无机材料的质量比例为2:1~25:1;
[0008] (3)将上述浆料涂覆在隔膜基材的单一表面或双面，制作成锂离子电池隔膜。
[0009] 上述步骤中，所述指定溶剂为丙酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、环己烷、水中的一种或两 种以上混合物。
[0010] 进一步的，所述高分子聚合物的材料为海藻酸钠、环氧树脂、聚偏氟乙烯、聚丙烯 酰胺、羟甲基纤维素、醋酸淀粉中的一种或两种以上混合物。
[0011] 所述无机材料为多孔颗粒，其平均粒径为0.1~5μπι，平均孔径为1~IOOnm，其比表 面积为5_50m 2/g。
[0012] 进一步的，该多孔颗粒的无机材料为Be0、AlN、CaTi03、MgTi03、CaZr0 3、PbZr03、 Mg2Si〇4、Si3N4、Bai-xSrxTiOXCXxSD'BaUrxTh-x)0 3(0<x<l)、（l-x)Ba(Fe〇.5Nb〇.5)0 3/ xNi(0<x<l)中的一种或两种以上混合物。
[0013] 所述隔膜基材为聚乙烯膜、聚丙烯膜或二者复合形成的两层以上隔膜。
[0014] 所述浆料涂覆在隔膜基材上烘干后的厚度为1~5μπι。
[0015] 由上述技术方案可知，本发明中隔膜基材上的无机材料能够维持涂覆层的物理结 构，起到支撑作用，可以增加隔膜的机械强度，且无机材料本身具有非常好的耐高温性能， 当电池受热时可有效限制隔I旲的收缩，提尚电池的安全性能;此外，无机材料为多孔结构， 均匀分布在隔膜基材表面后颗粒与颗粒之间又可形成良好的间隙结构，使用该隔膜制造的 锂离子电池可以吸附更多的电解液，进而提高电池的循环性能。
【具体实施方式】
[0016] 实施例1
[0017] (1)向丙酮中添加海藻酸钠，在室温下机械搅拌5h制备成质量分数为10%的海藻 酸钠溶液。
[0018] (2)向配置好的海藻酸钠溶液中添加 AlN材料，在60°C下搅拌分散IOh制得浆料，其 中海藻酸钠溶液和AlN的质量比为4:1，A1N材料的平均粒径为0. Ιμπι，其孔径为lnm，比表面 积为5m2/g。
[0019] (3)将上述浆料涂覆在16μπι聚丙烯隔膜基材正反两个表面上，单面涂层烘干后厚 度为2μπι，涂覆完隔膜总厚度为20μπι。
[0020] (4)将上述方法制造的涂层隔膜与正极、负极组装在一起并注入电解液后制作成 锂离子电池，其中正极活性物质优选磷酸铁锂、磷酸铁锰锂、镍钴锰酸锂等，负极活性物质 优选石墨类碳材料，锂离子电池可以采用卷绕法、叠片-卷绕组合法等方法进行制作。
[0021] 实施例2
[0022] (1)向N-甲基-2-吡咯烷酮中添加聚偏氟乙烯，在室温下机械搅拌8h制备成质量分 数为5%的聚偏氟乙烯溶液。
[0023] (2)向配置好的海藻酸钠溶液中添加 CaTiO3材料，在60 °C下搅拌分散12h制得浆 料，其中海藻酸钠溶液和CaTiO3的质量比为25:1 ,CaTiO3材料的平均粒径为5μπι，其孔径为 100nm，比表面积为50m2/g〇
[0024] (3)将上述浆料涂覆在ΙΟμπι聚丙烯隔膜基材正反两个表面上，单面涂层烘干后厚 度为5μπι，涂覆完隔膜总厚度为20μπι。
[0025] (4)将上述方法制造的涂层隔膜与实施例1相同的正极、负极和电解液制作成锂离 子电池。
[0026] 实施例3
[0027] (1)向环己烷中添加聚丙烯酰胺，在室温下机械搅拌8h制备成质量分数为30%的 聚丙烯酰胺溶液。
[0028] (2)向配置好的聚丙烯酰胺溶液中添加 CaZrO3材料，在60 °C下搅拌分散16h制得浆 料，其中聚丙烯酰胺溶液和无机材料的质量比为25:1，CaTiO3材料的平均粒径为2μπι，其孔 径为50nm，比表面积为10m2/g。
[0029] (3)将上述浆料涂覆在18μπι聚丙烯隔膜基材正反两个表面上，单面涂层烘干后厚 度为Ιμπι，涂覆完隔膜总厚度为20μπι。
[0030] (4)将上述方法制造的涂层隔膜与实施例1相同的正极、负极和电解液制作成锂离 子电池。
[0031] 对比例1
[0032] 以与实施例1和实施例2相同的方法制作锂离子电池，不同的是其隔膜选用未经涂 覆的20μπι普通聚丙烯隔膜。
[0033]性能评价
[0034] 1、将实施例1和实施例2中的涂层隔膜与对比例1中未涂覆普通隔膜剪切成相等长 度与宽度，于120°C烘箱中放置0.5h，到达时间后冷却至室温测试隔膜热收缩率，测试结果 见表一O
[0035] 2、将实施例1和实施例2中采用涂层隔膜与对比例1中采用未涂覆的普通隔膜制作 的锂离子电池进行循环性能测试，测试结果见表二。
[0036]表一三种隔膜热收缩率性能
[0041 ]由表一和表二可知，本发明实施例1和实施例2的涂层隔膜与对比例1的未涂覆的 普通隔膜相比，横向热收缩率和纵向热收缩率极大地降低，并且实施例1和实施例2中采用 本发明涂层隔膜的锂离子电池的循环性能较对比例1有显著优势，特别是当电池在经过600 次充放电循环后尤为明显。
[0042]以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范 围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方 案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1. 一种电池隔膜的制作方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 在指定溶剂中添加高分子聚合物材料，经过机械搅拌配置成聚合物质量分数为5% ~30%的溶液； (2) 向配置好的聚合物溶液中加入无机材料，通过搅拌混合为分散均匀的浆料，其中， 高分子聚合物溶液和无机材料的质量比例为2:1~25:1; (3) 将上述浆料涂覆在隔膜基材的单一表面或双面，制作成锂离子电池隔膜。2. 根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜的制造方法，其特征在于:所述指定溶剂为丙 酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、环己烷、水中的一种或两种以上混合物。3. 根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜的制造方法，其特征在于:所述高分子聚合物 的材料为海藻酸钠、环氧树脂、聚偏氟乙烯、聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素、醋酸淀粉中的一种 或两种以上混合物。4. 根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜的制造方法，其特征在于:所述无机材料为多 孔颗粒，其平均孔径为1~100nm〇5. 根据权利要求4所述的锂离子电池隔膜的制造方法，其特征在于：所述无机材料为 BeO、AlN、CaTi〇3、MgTi〇3、CaZr〇3、PbZr〇3、Mg2Si〇4、Si3N4、Bai- xSrxTi03(0<x<l)、Ba (ZrxTii-x)03(0<x<l)、（l-x)Ba(Feo.5Nbo. 5)03/xNi(0<x<l)中的一种或两种以上混合物。6. 根据权利要求4所述的锂离子电池隔膜的制造方法，其特征在于:所述无机材料的比 表面积为5-50m2/g。7. 根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜的制造方法，其特征在于:所述隔膜基材为聚 乙烯膜、聚丙烯膜或二者复合形成的两层以上隔膜。8. 根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜的制造方法，其特征在于:所述浆料涂覆在隔 膜基材上烘干后的厚度为1~5mi。
【文档编号】H01M10/42GK106058123SQ201610384340
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月29日
【发明人】马小路
【申请人】合肥国轩高科动力能源有限公司