一种高吸液性锂离子电池复合隔膜的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种高吸液性锂离子电池复合隔膜，包括上层聚四氟乙烯微孔膜和下层聚四氟乙烯微孔膜，上层聚四氟乙烯微孔膜下为聚酯纤维层，聚酯纤维层下为陶瓷材料层，陶瓷材料层下为下层聚四氟乙烯微孔膜，上层聚四氟乙烯微孔膜和下层聚四氟乙烯微孔膜的厚度均为300-400μm，聚酯纤维层的厚度为150-260μm，陶瓷材料层的厚度为130-220μm。本实用新型的锂离子电池复合隔膜在满足高吸液性，高离子通透性要求的基础上，保持充放电等综合性能不下降，同时保障使用过程中的安全可靠性。
【专利说明】—种高吸液性锂离子电池复合隔膜
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池复合隔膜。
【背景技术】
[0002]锂离子电池(Lithium ion battery,简称LIB)是采用具有层状结构的嵌入式锂离子化合物作为电极材料的二次电池体系，具有工作电压高、比能量大、自放电小、循环寿命长、可快速充电和环境污染小等突出优点，广泛应用于手机、数码相机、笔记本电脑等电子电器领域，并且在电动汽车、航空航天等高新环保领域具有很好的应用前景。自从1990年索尼公司将锂离子电池商业化以来，经过20多年的发展它的缺点正被逐步克服，性能在不断提升应用领域也越来越广阔。目前，在锂离子电池电极材料的研究领域，其研究方向一是改善现有电极材料的电化学性能，以使电池的容量逼近其理论值，并获得更好的循环性能；二是研究开发新型电极材料以替代现有的电极材料，并使它获得商业化的应用，在相关技术障碍得到克服之后，锂离子电池必将获得性能上的更大突破应用领域也会更广阔。
[0003]隔膜是锂离子电池的重要组成部分，主要作用是隔离正负极，阻止电子流过的同时允许锂离子通过，其结构与性能直接影响电池的各项性能。
[0004]锂离子电池隔膜应该具备以下条件:
[0005](I)优良的绝缘性能，以保证电极间有效的隔离；
[0006](2)均匀的微孔结构，利于锂离子在充放电过程中的流通；
[0007](3)对电解液的浸润性能强，与电极相容性好，以降低电池内阻；
[0008](4)良好的化学及电化学稳定性，不与电解液发生反应；
[0009](5)具备一定的力学强度，能够满足电池缠绕组装的要求；
[0010](6)热自闭性能，即在电池因为短路或其它情况大量放热而升温时，隔膜能够在要求的温度下熔融，关闭微孔，使电池断路，避免发生燃烧爆炸。
[0011]根据电解质状态的不同，锂离子电池可以分为液体锂离子电池和聚合物锂离子电池。液体锂离子电池采用聚烯烃(PP，PE等)微孔隔膜，隔膜与液体电解质是分离的。聚烯烃隔膜具有优异的绝缘性能、良好的化学稳定性和机械强度，生产效率高，成本低，是目前商品化锂离子电池隔膜的主流产品。聚合物锂离子电池主要采用聚氧化乙烯(PEO)、聚偏氟乙烯((PVDF)、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(P(VDF-HFP))、聚丙烯睛(PAN)等极性聚合物制备的聚合物电解质替代传统的隔膜/电解液体系，聚合物电解质兼具离子电导性和隔膜的作用，使电池形状可塑性好，安全可靠性更高，循环寿命更长，应用领域更为广泛。
[0012]在现有技术中，锂离子电池隔膜主要以聚丙烯树脂为主料经熔融、铸片、再经纵向和横向的双向拉伸制得三层结构，但所制得附着在聚烯烃隔膜芯层上、下两面的表层较为光滑，吸液性能较差，离子通透性不高，为了提高锂离子电池的安全性能，通常采用减小电池隔膜的空隙率、透气度和厚度等技术方案，但同时又影响了最终锂离子电池的充放电等综合性能。实用新型内容
[0013]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高吸液性，高离子通透性，同时不影响锂离子电池的充放电等综合性能的，保障使用过程中安全可靠性的锂离子电池复合隔膜。
[0014]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为:
[0015]一种高吸液性锂离子电池复合隔膜，包括上层聚四氟乙烯微孔膜和下层聚四氟乙烯微孔膜。上层聚四氟乙烯微孔膜下为聚酯纤维层，聚酯纤维层下为陶瓷材料层，陶瓷材料层下为下层聚四氟乙烯微孔膜。上层聚四氟乙烯微孔膜和下层聚四氟乙烯微孔膜的厚度均为300-400 μ m，聚酯纤维层的厚度为150-260 μ m,陶瓷材料层的厚度为130-220 μ m。
[0016]进一步的方案是:聚酯纤维层的厚度为170-240 μ m，优选为190、210、230 μ m。
[0017]进一步的方案是:上层聚四氟乙烯微孔膜和下层聚四氟乙烯微孔膜的厚度均为340-370 μ m，优选为 350,360 Um0
[0018]进一步的方案是:陶瓷材料层的厚度为150-180 μ m，优选为150、160 μ m。
[0019]本实用新型复合隔膜中的聚四氟乙烯为由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的耐高低温性、耐腐蚀性、良好的力学性能、耐候性及不燃性。聚四氟乙烯能在-180?250°C的较广温度下长期工作，且在该范围内均保持优良的力学性能，在260°C的高温下不熔化，在_196°C的低温也不变脆，仍柔软且还可保持5%的伸长率。聚四氟乙烯具有高度的化学稳定性；耐化学腐蚀和除熔融的碱金属外，聚四氟乙烯几乎不受任何化学试剂腐蚀，例如在浓硫酸、硝酸、盐酸，甚至在王水中煮沸，其重量及性能均无变化，也几乎不溶于所有的溶剂，它能在任何种类化学介质长期使用。聚四氟乙烯的氧极限指数在0.95以上，对氧、紫外线均极稳定，有塑料中最佳的老化寿命，可达10年以上，聚四氟乙烯导热性较差且阻燃，因此具有优异的耐老化性能、抗辐射性能及优异的电绝缘性能。
[0020]现有技术中存在将聚四氟乙烯用于复合隔膜中间层，本实用新型创造性的将聚四氟乙烯用于表面层，更显著的利用了聚四氟乙烯的优异性能。
[0021]本实用新型的聚酯纤维层由聚酯纤维叠加而成，纤维交织而成的网状结构保证了膜层形成微孔，从而保证了良好的吸液能力和保液能力。
[0022]本实用新型复合隔膜中的陶瓷材料层是由涂布机涂覆有氧化铝、氢氧化铝、碳酸钙、氧化钙等陶瓷材料构成的。
[0023]本实用新型的技术效果在于:在满足锂离子电池隔膜高吸液性，高离子通透性要求的基础上，保持锂离子电池的充放电等综合性能不下降，同时保障使用过程中的安全可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型的复合隔膜结构的剖视图；
[0025]图中:1-上层聚四氟乙烯微孔膜，2-聚酯纤维层，3-陶瓷材料层，4-下层聚四氟乙烯微孔膜。
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图和具体实施例进一步说明本实用新型。[0027]本实用新型如图1所示，一种高吸液性锂离子电池复合隔膜，包括上层聚四氟乙烯微孔膜和下层聚四氟乙烯微孔膜，所述上层聚四氟乙烯微孔膜下为聚酯纤维层，所述聚酯纤维层下为陶瓷材料层，所述陶瓷材料层下为所述下层聚四氟乙烯微孔膜，所述上层聚四氟乙烯微孔膜和下层聚四氟乙烯微孔膜的厚度均为345 μ m，所述聚酯纤维层的厚度为205 μ m，所述陶瓷材料层的厚度为155 μ m。
[0028]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种高吸液性锂离子电池复合隔膜，包括上层聚四氟乙烯微孔膜(I)和下层聚四氟乙烯微孔膜(4)，其特征在于:所述上层聚四氟乙烯微孔膜下为聚酯纤维层(2)，所述聚酯纤维层下为陶瓷材料层(3)，所述陶瓷材料层下为所述下层聚四氟乙烯微孔膜(4)，所述上层聚四氟乙烯微孔膜和下层聚四氟乙烯微孔膜的厚度均为300-400 μ m,所述聚酯纤维层的厚度为150-260 μ m，所述陶瓷材料层的厚度为130-220 μ m。
2.根据权利要求1所述的一种高吸液性锂离子电池复合隔膜，其特征在于:所述上层聚四氟乙烯微孔膜和下层聚四氟乙烯微孔膜的厚度均为340-370 μ m。
3.根据权利要求1所述的一种高吸液性锂离子电池复合隔膜，其特征在于:所述聚酯纤维层的厚度为170-240 μ m。
4.根据权利要求1所述的一种高吸液性锂离子电池复合隔膜，其特征在于:所述陶瓷材料层的厚度为150-180 μ m。
5.根据权利要求2所述的一种高吸液性锂离子电池复合隔膜，其特征在于:所述上层聚四氟乙烯微孔膜和下层聚四氟乙烯微孔膜的厚度均为350 μ m。
6.根据权利要求3所述的一种高吸液性锂离子电池复合隔膜，其特征在于:所述聚酯纤维层的厚度为210 μ m。
7.根据权利要求4所述的一种高吸液性锂离子电池复合隔膜，其特征在于:所述陶瓷材料层的厚度为160 μ m。
【文档编号】H01M2/16GK203659968SQ201320844631
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】杨森, 刘月平 申请人:襄阳锦翔光电科技股份有限公司