本发明涉及锂离子电池技术领域,更具体地说,涉及一种聚合物和无机粒子复合涂覆增强安全性能和循环性能的锂离子电池隔膜及其制备方法。
背景技术:
隔膜是锂离子电池中不可缺少的四大关键材料之一,它主要起到防止正负极直接接触而发生短路,同时使得电解液中的离子可以自由通过的作用。隔膜的性能决定了电池的内阻和电池界面结构等,直接影响电池的电化学性能和安全性。性能优异的隔膜对提高锂离子电池的综合性能具有重要影响。
当前主流的商业化隔膜是聚烯烃微孔膜,由于这些聚烯烃微孔膜的熔点较低,因此当电池温度升高时,这种聚烯烃隔膜会收缩甚至熔融,从而可能导致电池短路而发生着火甚至爆炸。此外,这类聚烯烃隔膜对电解液的润湿性不够好,这导致隔膜不能吸收和保持大量的电解液,从而影响电池的充放电性能。
随着电动交通工具和便携式工具等的发展,当前对动力电池的性能要求越来越高。因此有必要开发新一代用于动力电池领域的高性能隔膜。
对聚烯烃隔膜进行无机粒子或者(和)聚合物涂覆处理可以一定程度地提高隔膜的耐热稳定性和电解液润湿性,但是由于无机粒子或者(和)聚合物与聚烯烃微孔膜的粘结性较差,存在着容易无机粒子和聚合物涂层容易脱落的问题。同时,由于无机粒子和聚合物涂层的脱落,使得隔膜与电池极片的接触变差,从而影响电池的充放电性能和循环寿命。单纯地对聚烯烃隔膜进行聚合物涂覆,虽然可以提高隔膜的电解液润湿性,但是隔膜的耐热性能提高不明显;而单独对聚烯烃隔膜进行无机粒子涂覆,虽然可以显著提高隔膜的耐热性,但是无机粒子容易脱落,而且无机粒子密度大,不利于提高电池的单位质量能量密度。
技术实现要素:
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种新型的聚合物和无机粒子涂覆处理的锂离子电池用复合隔膜及其制备方法。以本发明公布的方法制备的隔膜具有良好的电解液亲润性、出色的耐热稳定性和力学强度、与电极片粘结更加紧密、无机粒子和聚合物涂层不易掉落等优点,使用该隔膜制备的锂离子电池具有更高安全性能和更佳循环性能,同时该制备方法具有简单易操作和成本较低等特点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种复合涂覆处理的锂离子电池隔膜,包括基膜和涂覆于基膜一侧的聚合物涂层以及涂覆于基膜另一侧的无机粒子涂层构成;所述聚合物涂层由涂覆在基膜上的芳纶涂层和涂覆在芳纶涂层上的聚偏氟乙烯涂层构成,聚合物涂层厚度为0.3-5μm;所述无机粒子涂层由不同粒径的无机粒子和粘结剂构成,无机粒子涂层厚度为0.5-5μm。
本发明所述的复合涂覆处理的锂离子电池隔膜,其中,所述聚合物涂层中的芳纶涂层由芳纶涂层液经涂布、浸水、烘干后获得,芳纶涂层的厚度为0.2-3μm;所述聚合物涂层中的聚偏氟乙烯涂层由聚偏氟乙烯涂层液经过涂布、烘干后获得,聚偏氟乙烯涂层厚度为0.1-2μm;所述无机粒子涂层由无机粒子涂层液经过涂布、烘干后获得。
本发明所述的复合涂覆处理的锂离子电池隔膜,其中,所述芳纶涂层液由以下质量份的物质组成:芳纶纤维3-10份,溶剂60-87份,助溶剂3-5份,分散剂0.5-1份,乳化剂0.5-2份,聚合物粘结剂1-2份。
本发明所述的复合涂覆处理的锂离子电池隔膜,其中,所述芳纶纤维为间位芳纶纤维、对位芳纶纤维、间位芳纶浆粕、对位芳纶浆粕中的一种或者多种组合,芳纶的分子量为1-10万;所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种;所述助溶剂为苯甲酸钠、氯化锂、氯化钙、氢氧化钠、乙酰胺中的一种或者多种组合;所述分散剂为聚氧化乙烯、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或者多种组合;所述乳化剂为十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酰胺、十二烷基三甲基氯化铵、环氧乙烷-环氧丁烷共聚物、环氧乙烷-环氧丙烷-环氧丁烷共聚物中的一种或者多种组合;所述聚合物粘结剂为聚乙烯吡咯烷酮、乙烯基吡络烷酮、乙烯乙酸酯共聚物中的一种或者多种组合。
本发明所述的复合涂覆处理的锂离子电池隔膜,其中,所述聚偏氟乙烯涂层液由聚偏氟乙烯树脂、有机溶剂和致孔剂组成;其中聚偏氟乙烯涂层液中聚偏氟乙烯树脂的质量分数为1%-20%,致孔剂的质量分数为0.2%-20%,余量为有机溶剂。
本发明所述的复合涂覆处理的锂离子电池隔膜,其中,所述聚偏氟乙烯树脂为聚偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物中的一种;所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、丙酮中的一种或者多种组合;所述致孔剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和去离子水中的一种。
本发明所述的复合涂覆处理的锂离子电池隔膜,其中,所述无机粒子涂层液由按照重量百分比计算的5%-40%的基料和60%-95%的溶剂组成,上述组分的重量百分数之和为100%;所述基料由按重量百分比计算的60%-95%的无机粒子和5%-40%的聚合物组成,上述组分的重量百分数之和为100%。
本发明所述的复合涂覆处理的锂离子电池隔膜,其中,所述无机粒子是氧化铝、勃姆石、氢氧化铝、氮化铝、氧化镁、氢氧化镁、氮化硼、三羟铝石、二氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化镍、沸石粒子中的一种或者多种组合;所有无机粒子的粒径分布在0.03-1μm,并且无机粒子粒径分布为0.03-0.3μm占60%-80%质量份额,0.3-0.6μm占10%-20%质量份额,0.6-1μm占10%-20%质量份额;所述聚合物由聚偏氟乙烯、偏氟乙烯--六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯--氯三氟乙烯共聚物、偏氟乙烯--三氟乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯腈、聚芳醚酮、聚酰亚胺中的一种或者多种组合;所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、乙醇、丙酮、丁酮、二氯甲烷、石油醚、四氢呋喃中的任一种或者多种组合。
本发明所述的复合涂覆处理的锂离子电池隔膜,其中,所述基膜为聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、聚乙烯/聚丙烯微孔膜、聚丙烯/聚丙烯微孔膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合微孔膜中的一种,基膜厚度为5~40μm,孔隙率为35~65%;所述基膜经过电晕或者等离子体处理中的一种或者两种方法进行预先处理。
本发明还提供一种如上所述的复合涂覆处理的锂离子电池隔膜的制备方法,包括如下步骤:
(1)先对经过处理后的基膜的一侧进行芳纶涂覆,完成芳纶涂层的涂覆;
(2)然后在基膜的同一侧的芳纶涂层上进行聚偏氟乙烯涂覆,完成聚偏氟乙烯涂层的涂覆;
(3)最后对基膜的另外一侧进行无机粒子的涂覆处理,完成无机粒子涂层的涂覆。
实施本发明的复合涂覆处理的锂离子电池隔膜及其制备方法,具有以下有益效果:
1.本发明聚合物与无机粒子复合涂覆处理的隔膜,与传统聚合物涂覆隔膜相比,因为芳纶涂层的存在使得粗糙度增加,从而使得芳纶涂层和聚偏氟乙烯涂层之间以及聚合物涂层与基膜的粘结更加紧密,不易脱落,而且由于聚偏氟乙烯的存在,隔膜可以与电极片粘结更加紧密,减少间隙,提升电池的体积能量密度。
2.与传统的陶瓷涂覆隔膜相比,不同粒径的无机粒子相互之间排布更加紧密,与基膜粘结更紧密、无机粒子涂层不易脱落、与电极片粘结更紧密。该复合隔膜具有芳纶涂层良好的耐热性能和力学性能外,又具有聚偏氟乙烯涂层的良好的电解液浸润性和保液性、可有效地粘结电池极片的特点,此外不同粒径的无机粒子可以形成更加紧密的粘结、不容易脱落,无机粒子形成的表面涂层利用毛细作用吸收更多的电解液并保存在隔膜中,有利于提高隔膜在高倍率充放电时的稳定性和电池的倍率性能,同时由于无机粒子涂层耐热性能相当出色,而且具有一定的硬度,可以起到阻碍锂枝晶生长时对隔膜的穿孔破坏作用。
3.本发明所述的聚合物涂层和无机粒子涂层可以协同起到增强隔膜耐热性能,而且由于聚合物层与极片粘结更加紧密,而无机粒子涂层也不易脱落,改善电池的安全性能;同时还可以协同起到改善隔膜的拉伸强度和穿刺强度、电解液浸润性、电池倍率性能和循环寿命等。
试验表明,本发明所述隔膜具有良好的透气性、吸液率、力学拉伸强度、耐热尺寸稳定性,以本发明所述隔膜制备的锂离子电池的安全性能、倍率性能和循环性能明显得到改善。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明较佳实施例复合涂覆处理的隔膜的剖面示意图;
其中,1、聚偏氟乙烯涂层;2、芳纶涂层;3、基膜;4、无机粒子涂层。
具体实施方式
下面,结合附图以及具体实施方式,对本发明做进一步描述:
在本发明中,若非特指,所有的份、百分比均为重量单位,所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法,如无特别说明,均为本领域的常规方法。
如图1所示,一种聚合物和无机粒子复合涂覆处理的锂离子电池用隔膜,包括基膜3和涂覆于基膜一侧的聚合物涂层以及涂覆于基膜另一侧的无机粒子涂层4构成;所述聚合物涂层由涂覆在基膜上的芳纶涂层2和涂覆在芳纶涂层上的聚偏氟乙烯涂层1构成,聚合物涂层的总厚度为0.3-5μm;芳纶涂层由芳纶涂层液经涂布、浸水、烘干后获得,涂层厚度为0.2-3μm;聚偏氟乙烯涂层由聚偏氟乙烯涂层液经过涂布、烘干后获得,涂层厚度为0.1-2μm。所述芳纶涂层的形成,是将基膜通过涂布芳纶涂层液后浸水,经传质过程形成具有多孔结构的芳纶涂层。上述聚偏氟乙烯涂层的形成,由聚偏氟乙烯涂层液经过涂布、烘干,经过致孔剂的作用形成多孔结构的聚偏氟乙烯涂层。所述无机粒子涂层由不同粒径的无机粒子和粘结剂构成,无机粒子涂层厚度为0.5-5μm。
优选地,所述芳纶涂层液由以下质量份的物质组成:芳纶纤维3-10份,溶剂60-87份,助溶剂3-5份,分散剂0.5-1份,乳化剂0.5-2份,聚合物粘结剂1-2份。其中,所述芳纶纤维为间位芳纶纤维、对位芳纶纤维、间位芳纶浆粕、对位芳纶浆粕中的一种或者多种组合,芳纶的分子量为1-10万;所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种;所述助溶剂为苯甲酸钠、氯化锂、氯化钙、氢氧化钠、乙酰胺中的一种或者多种组合;所述分散剂为聚氧化乙烯、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或者多种组合;所述乳化剂为十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酰胺、十二烷基三甲基氯化铵、环氧乙烷-环氧丁烷共聚物、环氧乙烷-环氧丙烷-环氧丁烷共聚物中的一种或者多种组合;所述聚合物粘结剂为聚乙烯吡咯烷酮、乙烯基吡络烷酮、乙烯乙酸酯共聚物中的一种或者多种组合。
优选地,所述聚偏氟乙烯涂层液由聚偏氟乙烯树脂、有机溶剂和致孔剂组成;其中聚偏氟乙烯涂层液中聚偏氟乙烯树脂的质量分数为1%-20%,致孔剂的质量分数为0.2%-20%,余量为有机溶剂。所述聚偏氟乙烯树脂为聚偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物中的一种;所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、丙酮中的一种或者多种组合;所述致孔剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和去离子水中的一种。
优选地,所述无机粒子涂层液由按照重量百分比计算的5%-40%的基料和60%-95%的溶剂组成,上述组分的重量百分数之和为100%;所述基料由按重量百分比计算的60%-95%的无机粒子和5%-40%的聚合物组成,上述组分的重量百分数之和为100%。其中,所述无机粒子是氧化铝、勃姆石、氢氧化铝、氮化铝、氧化镁、氢氧化镁、氮化硼、三羟铝石、二氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化镍、沸石粒子中的一种或者多种组合;所有无机粒子的粒径分布在0.03-1μm,并且无机粒子粒径分布为0.03-0.3μm占60%-80%质量份额,0.3-0.6μm占10%-20%质量份额,0.6-1μm占10%-20%质量份额;所述聚合物由聚偏氟乙烯、偏氟乙烯--六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯--氯三氟乙烯共聚物、偏氟乙烯--三氟乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯腈、聚芳醚酮、聚酰亚胺中的一种或者多种组合;所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、乙醇、丙酮、丁酮、二氯甲烷、石油醚、四氢呋喃中的任一种或者多种组合。
优选地,所述基膜为聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、聚乙烯/聚丙烯微孔膜、聚丙烯/聚丙烯微孔膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合微孔膜等中的一种,基膜厚度为5~40μm,孔隙率为35~65%。所述基膜经过电晕或者等离子体处理中的一种或者两种方法进行预先处理。
实施例1:
本发明的聚合物和无机粒子复合涂覆处理的锂离子电池用隔膜,其制备方法如下:
a、制备芳纶涂层液:称取分子量为5-7万的间位芳纶纤维0.5kg、溶剂N,N-二甲基甲酰胺为8.5kg,助溶剂氯化钙0.3kg,分散剂聚氧化乙烯0.1kg,乳化剂十八烷基三甲基氯化铵0.1kg,粘结剂聚乙烯吡咯烷酮0.2kg。将助溶剂氯化钙加入到溶剂中搅拌至完全溶解,边搅拌边加入分散剂聚氧化乙烯,低速搅拌至聚氧化乙烯至完全溶解,加入间位芳纶纤维,混合均匀,得到间位芳纶涂层液。
b、聚偏氟乙烯涂层液的制备:聚偏氟乙烯1kg,溶剂为丙酮,致孔剂为乙醇,其中丙酮9.5kg,乙醇0.5kg。将聚偏氟乙烯、溶剂和致孔剂搅拌溶解制备成聚偏氟乙烯涂层液。
c、无机粒子涂层液的制备:称取不同粒径的氧化铝,其中粒径在0.03-0.3μm为0.7kg,0.3-0.6μm为0.2kg,0.6-1μm为0.1kg,聚偏氟乙烯0.4kg,溶剂N-甲基吡咯烷酮8kg。将聚偏氟乙烯加入到N-甲基吡咯烷酮中搅拌溶解,之后边搅拌边缓慢加入三种不同规格的氧化铝,同时进行强力超声分散1h。
d、聚合物涂层的涂布制备:选取经过电晕处理的、厚度为9μm的聚乙烯隔膜,孔隙率为40%,采用凹版式涂布方式将步骤a中制备的芳纶涂层液涂布在隔膜的单侧,浸水10s,使用三级烘箱进行烘干,各级烘箱的温度为50℃,55℃,60℃,干燥后制得芳纶涂覆隔膜。采用凹版式涂布方式将步骤b制备的聚偏氟乙烯涂层液涂布在上述芳纶涂覆隔膜的同一侧,60℃烘干,干燥后得到单侧聚合物涂覆隔膜。
e、无机粒子涂层的涂布制备:采用凹版式涂布将步骤c制备的无机粒子涂层液涂布于上述聚合物涂覆隔膜未涂覆聚合物涂层的一侧,使用三级烘箱进行烘干,各级烘箱的温度分别为50℃,55℃,60℃,干燥后制得聚合物和无机粒子复合涂覆隔膜。
上述复合涂覆的锂离子电池隔膜的厚度为14.2μm,芳纶涂层厚度为2μm,聚偏氟乙烯涂层厚度为1μm,无机粒子涂层厚度为2.2μm。
实施例2:
本发明的聚合物和无机粒子复合涂覆处理的锂离子电池用隔膜,其制备方法如下:
a、制备芳纶涂层液:称取分子量为1-2万的对位芳纶纤维0.3kg、溶剂二甲基亚砜为7kg,助溶剂氢氧化钠0.35kg,分散剂乙烯-丙烯酸共聚物0.1kg,乳化剂十二烷基三甲基氯化铵0.1kg,粘结剂乙烯基吡络烷酮和乙烯乙酸酯共聚物0.15kg。将助溶剂氯化钙加入到溶剂中搅拌至完全溶解,边搅拌边加入分散剂聚氧化乙烯,低速搅拌至聚氧化乙烯至完全溶解,加入对位芳纶纤维,混合均匀,得到间位芳纶涂层液。
b、聚偏氟乙烯涂层液的制备:偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物1kg,溶剂为N,N-二甲基乙酰胺,致孔剂为丙醇,其中N,N-二甲基乙酰胺9kg,丙醇0.5kg。将偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物、溶剂和致孔剂搅拌溶解制备成聚偏氟乙烯涂层液。
c、无机粒子涂层液的制备:称取不同粒径的氧化镁,其中粒径在0.03-0.3μm为0.6kg,0.3-0.6μm为0.1kg,0.6-1μm为0.1kg,聚偏氟乙烯0.5kg,溶剂N-甲基吡咯烷酮9kg。将聚偏氟乙烯加入到N-甲基吡咯烷酮中搅拌溶解,之后边搅拌边缓慢加入三种不同规格的氧化镁,同时进行强力超声分散1.5h。
d、聚合物涂层的涂布制备:选取经过电晕处理的、厚度为12μm的聚丙烯隔膜,孔隙率为45%,采用凹版式涂布方式将步骤a中制备的芳纶涂层液涂布在隔膜的单侧,浸水12s,使用三级烘箱进行烘干,各级烘箱的温度为55℃,55℃,60℃,干燥后制得芳纶涂覆隔膜。采用喷涂式涂布方式将步骤b制备的聚偏氟乙烯涂层液涂布在上述芳纶涂覆隔膜的同一侧,70℃烘干,干燥后得到单侧聚合物涂覆隔膜。
e、无机粒子涂层的涂布制备:采用凹版式涂布将步骤c制备的无机粒子涂层液涂布于上述聚合物涂覆隔膜未涂覆聚合物涂层的一侧,使用烘箱进行烘干,烘箱的温度为70℃,干燥后制得聚合物和无机粒子复合涂覆隔膜。
上述复合涂覆的锂离子电池隔膜的厚度为17μm,芳纶涂层厚度为1.5μm,聚偏氟乙烯涂层厚度为1.5μm,无机粒子涂层厚度为2μm。
实施例3:
本发明的聚合物和无机粒子复合涂覆处理的锂离子电池用隔膜,其制备方法如下:
a、制备芳纶涂层液:称取分子量为3-4万的对位芳纶浆粕0.32kg、溶剂二甲基亚砜为7.8kg,助溶剂氢氧化钠0.27kg,分散剂乙烯-丙烯酸共聚物0.14kg,乳化剂十二烷基三甲基氯化铵0.18kg,粘结剂乙烯基吡络烷酮和乙烯乙酸酯共聚物0.18kg。将助溶剂氯化锂加入到溶剂中搅拌至完全溶解,边搅拌边加入分散剂乙烯-丙烯酸共聚物,低速搅拌至乙烯-丙烯酸共聚物至完全溶解,加入对位芳纶浆粕,混合均匀,得到对位芳纶涂层液。
b、聚偏氟乙烯涂层液的制备:聚偏氟乙烯1.2kg,溶剂为N,N-二甲基乙酰胺,致孔剂为丙醇,其中N,N-二甲基乙酰胺8.7kg,甲醇0.45kg。将聚偏氟乙烯、溶剂和致孔剂搅拌溶解制备成聚偏氟乙烯涂层液。
c、无机粒子涂层液的制备:称取不同粒径的勃姆石,其中粒径在0.03-0.3μm为0.7kg,0.3-0.6μm为0.2kg,0.6-1μm为0.1kg,偏氟乙烯--三氟乙烯共聚物0.5kg,溶剂丙酮8.5kg。将偏氟乙烯--三氟乙烯共聚物加入到丙酮中搅拌溶解,之后边搅拌边缓慢加入三种不同规格的勃姆石,同时进行强力超声分散1.5h。
d、聚合物涂层的涂布制备:选取经过离子体处理的、厚度为20μm的聚丙烯/聚丙烯微孔膜隔膜,孔隙率为43%,采用凹版式涂布方式将步骤a中制备的芳纶涂层液涂布在隔膜的单侧,浸水8s,使用烘箱进行烘干,温度为70℃,干燥后制得芳纶涂覆隔膜。采用凹版式涂布方式将步骤b制备的聚偏氟乙烯涂层液涂布在上述芳纶涂覆隔膜的同一侧,65℃烘干,干燥后得到单侧聚合物涂覆隔膜。
e、无机粒子涂层的涂布制备:采用喷涂式涂布将步骤c制备的无机粒子涂层液涂布于上述聚合物涂覆隔膜未涂覆聚合物涂层的一侧,使用烘箱进行烘干,烘箱的温度为80℃,干燥后制得聚合物和无机粒子复合涂覆隔膜。
上述复合涂覆的锂离子电池隔膜的厚度为27μm,芳纶涂层厚度为2.5μm,聚偏氟乙烯涂层厚度为2μm,无机粒子涂层厚度为2.5μm。
对比例1:
一种锂离子电池用隔膜,其制备方法如下:
选用经过电晕处理的、厚度为9μm、孔隙率为40%的聚乙烯隔膜,只进行芳纶涂层和聚偏氟乙烯涂层的涂覆处理,不进行无机粒子的涂覆处理。芳纶涂层和聚偏氟乙烯涂层的涂层液配方、制备方法和涂覆过程等和实施例1完全相同。
对比例2:
一种锂离子电池用隔膜,其制备方法如下:
和实施例2不同之处,厚度为12μm、孔隙率为45%的聚丙烯隔膜,进行电晕处理,不涂覆芳纶涂层、聚偏氟乙烯涂层以及无机粒子涂层。电晕处理条件和实施例2完全相同。
对比例3:
一种锂离子电池用隔膜,其制备方法如下:
与实施例3不同之处在于,选用经过等离子体处理的、厚度为20μm、孔隙率为43%的聚丙烯/聚丙烯隔膜,进行无机粒子涂层的涂覆,而不进行芳纶涂层和聚偏氟乙烯涂层的涂覆。无机粒子涂层的涂层液配方、制备方法和涂覆过程等和实施例3完全相同。
对比例4:
一种锂离子电池用隔膜,其制备方法如下:
与实施例3不同之处在于,选用经过等离子体处理的、厚度为20μm、孔隙率为43%的聚丙烯/聚丙烯隔膜,进行芳纶涂层和聚偏氟乙烯涂层的涂覆,而不进行无机粒子涂层的涂覆。芳纶涂层和聚偏氟乙烯涂层的涂层液配方、制备方法和涂覆过程等和实施例3完全相同。
对比例5:
一种锂离子电池用隔膜,其制备方法如下:
与实施例3不同之处在于,选用厚度为20μm、孔隙率为43%的聚丙烯/聚丙烯隔膜,只进行等离子体处理。等离子体处理条件和实施例3完全相同。
下面,对实施例1-3以及对比例1-5制备得到的锂离子电池用隔膜的吸液率、收缩率、纵向拉伸强度、穿刺强度、2C/2C充放电800次容量保留进行评价,评价结果如表1:
表1 实施例1-3以及对比例1-5制备得到的锂离子电池用隔膜的性能测试结果
从上表实验结果看出,虽然单独涂覆聚合物或者无机粒子可以提高隔膜的相关性能,但是效果不是特别明显。利用本发明公布的方法对基膜进行聚合物和无机粒子的复合涂覆可以更加显著地提高隔膜的性能,而且聚合物和无机粒子涂层可以协同改善隔膜拉伸强度和穿刺强度、电解液吸收率、耐热性和电池循环性能等。
试验表明,本发明所述隔膜具有良好的透气性、吸液率、力学拉伸强度、耐热尺寸稳定性,以本发明所述隔膜制备的锂离子电池的安全性能、倍率性能和循环性能明显得到改善。
对本领域的技术人员来说,可根据以上描述的技术方案以及构思,做出其它各种相应的改变以及形变,而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。