一种无纺布高分子材料复合隔膜以及应用此隔膜的锂离子电池的制作方法
【专利摘要】本发明涉及锂离子电池【技术领域】，具体涉及一种无纺布高分子材料复合隔膜以及应用此隔膜的锂离子电池。该复合隔膜包括基材和涂覆在基材表面的高分子材料层，基材为无纺布，高分子材料层是粒径为0.1-10μm的颗粒涂层。这种复合隔膜耐高温，高分子微孔膜吸液性能好，能够保持在电池的全寿命阶段吸附足量的电解液，提高电池的循环性能。
【专利说明】—种无纺布高分子材料复合隔膜以及应用此隔膜的锂离子电池
【技术领域】
[0001]本发明涉及锂离子电池【技术领域】，具体涉及一种无纺布高分子材料复合隔膜以及应用此隔膜的锂离子电池。
【背景技术】
[0002]锂离子电池与铅酸、镉镍等其他类型的电池相比具有比容量大、工作电压高、充电速度快、工作温度范围宽、循环寿命长、体积小、重量轻、绿色无污染等优点。目前，已广泛应用于移动电话、笔记本电脑、电动工具等领域，并且其应用范围越来越广泛，新型数码电子产品的迅猛发展以对锂离子电池的能量密度和高可靠性提出了越来越高的要求，本发明正是在这一背景下产生，提出了一种提高电池安全性能的复合材质隔膜材料。
[0003]目前商品化的锂离子电池隔膜多为采用聚丙烯、聚乙稀材质制备的多孔聚合物膜，此隔膜在电池内部可以有效的起到离子传导和隔绝电子的作用，是保护电池安全性能的屏障，高分子材料有着优良的成孔性，拉伸特性和强度都适合我们现有的产品工艺，然而不足的是高分子材料在高温下会发生不同程度的收缩，以传统的聚丙烯、聚乙稀材质为例，在温度超过100摄氏度的情况下，会发生明显的热收缩情况，在电池内部就会引起正负极活性材料直接接触，引起安全问题，同时高分子微孔膜吸液性能差，不能保持在电池的全寿命阶段吸附足量的电解液，造成电池循环性能差，在此情况下，又出现了采用纤维状无纺布等材料制备的耐高温膜，然而此类隔膜造孔不均匀，电池自放电率高，穿刺强度差，耐拉强度低，在高张力下很容易发生孔变形，加工性能差同样带来了其它的安全隐患。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种无纺布高分子材料复合隔膜以及应用此隔膜的锂离子电池。本发明的复合隔膜以多孔纤维无纺布材质为基材，通过浸润或表面印刷工艺在基材表面再涂敷一层高分子材料，有效的结合了两种材质的优点，制成一种耐热性好，强度高、加工性能好、吸液性能优良的复合材质膜。
[0005]为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案:
一种无纺布高分子材料复合隔膜，包括基材和涂覆在基材表面的高分子材料层，基材为无纺布，高分子材料层是粒径为0.1-10 μ m的颗粒涂层，该复合隔膜由以下步骤制备而成，选取粒径为0.1-1Oym的颗粒状高分子材料，将高分子材料颗粒在100°C的真空状态下烘烤8小时，然后将烘烤后的高分子材料颗粒溶于醇酮类有机溶剂，高速分散，形成浆液，然后将此浆液采用网纹辊涂布或者浸润方式均匀涂布在基材的表面，涂布后再经过烘箱烘烤将溶剂成分烘干，得到高分子无纺布材料复合隔膜。
[0006]以无纺布为基材，在无纺布表面涂覆高分子颗粒，从而能够形成具有均匀微孔的隔膜，该隔膜对电池的性能起到很好的作用。
[0007]作为优选，所述基材厚度为10-40 μ m，高分子材料层的厚度为1_5 μ m。
[0008]作为优选，所述高分子材料为聚偏氟乙烯。聚偏氟乙烯对电子具有较好的阻隔作用，能够有效的屏蔽电子。
[0009]作为优选，所述无纺布为纤维素纤维制备而成的无纺布。纤维素纤维制备的无纺布对高分子具有更好的附着力，能够防止高分子颗粒与无纺布分离。
[0010]作为优选，按照质量比例1:99将高分子材料溶于溶剂中。
[0011]作为优选，所述溶剂为丙酮。
[0012]一种锂离子电池，所述锂离子电池的隔膜采用上述的复合隔膜。
[0013]该复合隔膜的基材采用耐高温的纤维素纤维制备的无纺布，具有多孔纤维状结构，在20(TC温度下能保持稳定，不发生明显形变，在基材表面涂敷一层有机高分子材料，聚偏氟乙烯等，在高温下烘烤形成均匀稳定的多孔膜结构，形成无纺布高分子材料复合隔膜，基材纤维状无纺布膜主要起到骨架支撑的作用，防止隔膜发生受热形变，而高分子膜层主要改善无纺布膜的表面状态，防止电池微短路情况发生，增加纤维状隔膜的穿刺强度，起到改善电池性能的作用。
[0014]本发明与现有技术相比，有益效果是:
I耐高温，在温度超过200摄氏度的情况下能保持稳定，
2高分子微孔膜吸液性能好，能够保持在电池的全寿命阶段吸附足量的电解液，提高电池的循环性能，
3隔膜造孔分布均匀，电池自放电率低，穿刺强度好，耐拉强度高，在高张力下不容易发生孔变形，降低了安全隐患。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明的无纺布高分子材料复合隔膜的结构示意图。
[0016]图中:1基材，2高分子材料层。
【具体实施方式】
[0017]下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
[0018]如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
[0019]实施例1:
一种无纺布高分子材料复合隔膜，包括基材和涂覆在基材表面的高分子材料层，基材为厚度为?ο μ m的无纺布，无纺布为纤维素纤维制备而成的无纺布高分子材料层是粒径为10 μ m的厚度为I μ m的颗粒涂层，该复合隔膜由以下步骤制备而成,选取粒径为10 μ m的颗粒状高分子材料，将高分子材料颗粒在100°C的真空状态下烘烤8小时，然后将烘烤后的高分子材料颗粒按照质量比例1:99将溶于丙酮中，高速分散，形成浆液，然后将此浆液采用网纹辊涂布或者浸润方式均匀涂布在基材的表面，涂布后再经过烘箱烘烤将溶剂成分烘干，得到高分子无纺布材料复合隔膜。
[0020]将这种复合隔膜制备成锂离子电池，正极材料为钴酸锂，负极为石墨，电解液采用1.0mol/L六氟磷酸锂的溶液(溶剂为碳酸乙酯)，电池组装工艺和本专利内容无关，在此不进行赘述，组装后进行测试，验证隔膜性能。
[0021]实施例2:
一种无纺布高分子材料复合隔膜，包括基材和涂覆在基材表面的高分子材料层，基材为厚度为40 μ m的无纺布，无纺布为纤维素纤维制备而成的无纺布高分子材料层是粒径为
0.1 μ m的厚度为5 μ m的颗粒涂层，该复合隔膜由以下步骤制备而成，选取粒径为0.1的颗粒状高分子材料，将高分子材料颗粒在100°C的真空状态下烘烤8小时，然后将烘烤后的高分子材料颗粒按照质量比例1:99将溶于丙酮中，高速分散，形成浆液，然后将此浆液采用网纹辊涂布或者浸润方式均匀涂布在基材的表面，涂布后再经过烘箱烘烤将溶剂成分烘干，得到高分子无纺布材料复合隔膜。
[0022]将这种复合隔膜制备成锂离子电池，正极材料为钴酸锂，负极为石墨，电解液采用
1.0mol/L六氟磷酸锂的溶液(溶剂为碳酸乙酯)，电池组装工艺和本专利内容无关，在此不进行赘述，组装后进行测试，验证隔膜性能。
[0023]经检测，该复合隔膜的阻隔性能良好，复合实际质量标准。
【权利要求】
1.一种无纺布高分子材料复合隔膜，其特征在于，包括基材和涂覆在基材表面的高分子材料层，基材为无纺布，高分子材料层是粒径为0.1-10 μπι的颗粒涂层，该复合隔膜由以下步骤制备而成，选取粒径为0.1-10 μπι的颗粒状高分子材料，将高分子材料颗粒在100°C的真空状态下烘烤8小时，然后将烘烤后的高分子材料颗粒溶于醇酮类有机溶剂，高速分散，形成浆液，然后将此浆液采用网纹辊涂布或者浸润方式均匀涂布在基材的表面，涂布后再经过烘箱烘烤将溶剂成分烘干，得到高分子无纺布材料复合隔膜。
2.根据权利要求1所述的一种无纺布高分子材料复合隔膜，其特征在于，所述基材厚度为10-40 μ m,高分子材料层的厚度为1-5 μ m。
3.根据权利要求1所述的无纺布高分子材料复合隔膜，其特征在于，所述高分子材料为聚偏氟乙烯。
4.根据权利要求1所述的无纺布高分子材料复合隔膜，其特征在于，按照质量比例1:99将高分子材料溶于溶剂中。
5.根据权利要求1所述的无纺布高分子材料复合隔膜，其特征在于，所述无纺布为纤维素纤维制备而成的无纺布。
6.根据权利要求1所述的无纺布高分子材料复合隔膜，其特征在于，所述溶剂为丙酮。
7.—种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的隔膜采用权利要求1所述的复合隔膜。
【文档编号】H01M2/16GK104505483SQ201410551220
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年10月16日 优先权日:2014年10月16日
【发明者】叶新文, 颜雪冬, 马伟华, 王树增 申请人:宁波维科电池股份有限公司