一种锂离子电池隔膜的应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种锂离子电池隔膜的应用。其目的在于解决现有电池隔膜离子电导率低、倍率放电性能差、耐热稳定性差等问题。该复合隔膜由聚乙烯层以及复合在聚乙烯层上的纳米二氧化硅层组成；所述锂离子电池隔膜厚度为150～170μm；所述纳米二氧化硅层厚度为1～2μm；所述锂离子电池隔膜的孔隙率为60％～65％。能够提高隔膜在快速充放电下的稳定性。并且锂离子电池隔膜制备方便，产品电化学稳定性好、尺寸稳定性好、安全性高，适用于锂离子电池。
【专利说明】—种锂离子电池隔膜的应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及锂离子电池隔膜【技术领域】，特别涉及一种锂离子电池用改性复合隔膜的应用。
【背景技术】
[0002]锂离子电池作为现代重要的储能设备之一，具有高能量密度、高稳定性等优点，被广泛应用于移动电子设备以及电动车等设备上，其在电动车方面的应用具有零碳排放的优点，使得现代汽车产业极其需要发展快速充放电性能的锂离子电池。电池用聚合物隔膜的结构和性能对提高锂离子电池高倍率具有重要作用。
[0003]传统的聚合物隔膜一般采用聚烯烃类聚合物(聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、PP/PE/PP复合膜)，但是这些隔膜对电解液浸润性差，离子电导率较低。聚合物共混型和聚合物涂覆改性型复合隔膜的研究可以提高电导率；N.H.1dris等制备了 PVDF/PMMA共混性隔膜，利用PVDF和PMMA链段相互作用，降低了 PVDF的结晶性，增加了隔膜的自由体积，从而增加了吸液率和离子电导率(Nurul Hayati Idris, Md.Mokhlesur Rahman, Jia-ZhaoWang, Hua-Kun Liuj Microporous gel polymer electrolytes for lithium rechargeablebattery applicat1n, J.Power Sources，2012，201，294-300)。
[0004]但是，共混性隔膜使得制得的隔膜内部孔径弯曲程度增加，增加了离子输送路径，不利于其电化学性能的提高。为了进一步提高聚合物隔膜的性能，需要研发更多的锂离子电池用改性复合隔膜。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种锂离子电池隔膜的应用，锂离子电池隔膜为复合结构；离子电导率高、倍率性能较好、制备方便、可量化生产。
[0006]为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是:一种锂离子电池隔膜在制备锂离子电池中的应用，所述锂离子电池隔膜由聚乙烯层以及复合在聚乙烯层上的纳米二氧化硅层组成；所述锂离子电池隔膜厚度为150?170 μ m ;所述纳米粒子层厚度为I?2 μ m ;所述锂离子电池隔膜的孔隙率为60%?65%。
[0007]上述技术方案中，所述纳米二氧化硅平均粒径为100?300nm。
[0008]上述技术方案中，所述锂离子电池隔膜由一层聚乙烯层以及一层纳米二氧化硅层组成。
[0009]上述技术方案中，所述聚乙烯层为聚乙烯无纺布层。
[0010]本发明还公开了上述锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤:将纳米二氧化硅分散在乙醇水溶液中，得到纳米二氧化硅浆液；然后将纳米二氧化硅浆液涂覆在聚乙烯无纺布上，真空干燥，得到锂离子电池隔膜。
[0011]由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点:
[0012]本发明利用聚乙烯无纺布制备锂离子电池隔膜，大的孔径形貌利于更多电解液的吸收，并为锂离子的传递提供了较大的通道；克服了现有技术中，路径增加的缺陷，从而利于电池其电化学性能的提高；纳米粒子形成的表面涂层吸收电解液并保存于隔膜中，对电解液具有好的保持作用，能够提高隔膜在快速充放电下的稳定性。并且锂离子电池隔膜制备方便，产品电化学稳定性好、尺寸稳定性好、安全性高，适用于锂离子电池。
【具体实施方式】
[0013]下面结合实施例对本发明作进一步描述:
[0014]实施例中，按照常规技术将隔膜组装成LiFeP04/CPE/Li半电池，并进行测试。
[0015]实施例一
[0016]将纳米二氧化硅(300nm)分散在30%乙醇水溶液中，得到40%纳米二氧化硅浆液；然后将纳米二氧化硅浆液涂覆在聚乙烯无纺布一面上，90°C真空干燥20分钟，得到锂离子电池隔膜；所述锂离子电池隔膜厚度为170μπι ;
[0017]所述纳米二氧化硅层厚度为1.5μπι ;所述锂离子电池隔膜的孔隙率为60%。半电池测试结果:锂离子半电池的理论比容量为220mA.h.g_\在0.2C/0.2C下的实际放电比容量为 158mA.h.g'
[0018]实施例二
[0019]将纳米二氧化硅(10nm)分散在40%乙醇水溶液中，得到50%纳米二氧化硅浆液；然后将纳米二氧化硅浆液涂覆在聚乙烯无纺布上，70°C真空干燥50分钟，得到锂离子电池隔膜；所述锂离子电池隔膜厚度为150 μ m;所述纳米二氧化硅层厚度为1.1ym;所述锂离子电池隔膜的孔隙率为60%。
[0020]半电池测试结果:锂离子半电池的理论比容量为198mA.h.g'其0.2C/0.2C下的实际放电比容量为144mA.h.g'
[0021]实施例三:
[0022]将纳米二氧化硅(200nm)分散在35%乙醇水溶液中，得到45%纳米二氧化硅浆液；然后将纳米二氧化硅浆液涂覆在聚乙烯无纺布上80°C真空干燥45分钟，得到锂离子电池隔膜；所述锂离子电池隔膜厚度为158 μ m ;所述纳米二氧化硅层厚度为1.8 μ m ;所述锂离子电池隔膜的孔隙率为64%。
[0023]半电池测试结果:锂离子半电池的理论比容量为184mA.h.g'其0.2C/0.2C下的实际放电比容量为124mA.h.g'
[0024]实施例四
[0025]将纳米二氧化硅(180nm)分散在37%乙醇水溶液中，得到42%纳米二氧化硅浆液；然后将纳米二氧化硅浆液涂覆在聚乙烯无纺布上75°C真空干燥30分钟，得到锂离子电池隔膜；所述锂离子电池隔膜厚度为168 μ m;所述纳米二氧化硅层厚度为1.4μπι;所述锂离子电池隔膜的孔隙率为63%。
[0026]半电池测试结果:锂离子半电池的理论比容量为201mA.h.g'其0.2C/0.2C下的实际放电比容量为136mA.h.g'
[0027]实施例五
[0028]将纳米二氧化硅(260nm)分散在38%乙醇水溶液中，得到42%纳米二氧化硅浆液；然后将纳米二氧化硅浆液涂覆在聚乙烯无纺布上70°C真空干燥26分钟，得到锂离子电池隔膜；所述锂离子电池隔膜厚度为164 μ m ;所述纳米二氧化硅层厚度为1.5μπι;所述锂离子电池隔膜的孔隙率为62%。
[0029]半电池测试结果:锂离子半电池的理论比容量为192mA.h.g'其0.2C/0.2C下的实际放电比容量为164mA.h.g'
[0030]实施例六
[0031]将纳米二氧化硅(160nm)分散在30%乙醇水溶液中，得到45%纳米二氧化硅浆液；然后将纳米二氧化硅浆液涂覆在聚乙烯无纺布上70°C真空干燥80分钟，得到锂离子电池隔膜；所述锂离子电池隔膜厚度为170 μπι;所述纳米二氧化硅层厚度为I μπι;所述锂离子电池隔膜的孔隙率为61%。
[0032]半电池测试结果:锂离子半电池的理论比容量为178mA.h.g'其0.2C/0.2C下的实际放电比容量为160mA.h.g'
[0033]实施例七
[0034]将纳米二氧化硅(290nm)分散在40%乙醇水溶液中，得到40 %纳米二氧化硅浆液；然后将纳米二氧化硅浆液涂覆在聚乙烯无纺布上88°C真空干燥34分钟，得到锂离子电池隔膜；所述锂离子电池隔膜厚度为170 μ m;所述纳米二氧化硅层厚度为1.1ym;所述锂离子电池隔膜的孔隙率为60%。
[0035]半电池测试结果:锂离子半电池的理论比容量为200mA.h.g'其0.2C/0.2C下的实际放电比容量为174mA
[0036]实施例八
[0037]将纳米二氧化硅(120nm)分散在31%乙醇水溶液中，得到44%纳米二氧化硅浆液；然后将纳米二氧化硅浆液涂覆在聚乙烯无纺布上81°C真空干燥18分钟，得到锂离子电池隔膜；所述锂离子电池隔膜厚度为170 μ m;所述纳米二氧化硅层厚度为1.6μπι;所述锂离子电池隔膜的孔隙率为65%。
[0038]半电池测试结果:锂离子半电池的理论比容量为188mA.h.g'其0.2C/0.2C下的实际放电比容量为158mA.h.g—1。
【权利要求】
1.一种锂离子电池隔膜在制备锂离子电池中的应用，其特征在于:所述锂离子电池隔膜由聚乙烯层以及复合在聚乙烯层上的纳米二氧化硅层组成；所述锂离子电池隔膜厚度为150?170 μ m;所述纳米粒子层厚度为I?2μπι;所述锂离子电池隔膜的孔隙率为60%?65%。
2.根据权利要求1所述锂离子电池隔膜在制备锂离子电池中的应用，其特征在于:所述纳米二氧化娃平均粒径为100?300nm。
3.根据权利要求1所述锂离子电池隔膜在制备锂离子电池中的应用，其特征在于:所述锂离子电池隔膜由一层聚乙烯层以及一层纳米二氧化硅层组成。
4.根据权利要求1所述锂离子电池隔膜在制备锂离子电池中的应用，其特征在于:所述聚乙烯层为聚乙烯无纺布层。
【文档编号】H01M2/16GK104393222SQ201410771462
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】吴国民 申请人:常熟市新腾化工有限公司