一种锂离子电池隔膜、其处理方法及锂离子电池与流程

文档序号:15464686发布日期:2018-09-18 19:01阅读:805来源:国知局

本发明属于锂离子电池技术领域,具体涉及一种锂离子电池隔膜、其处理方法及锂离子电池。



背景技术:

在锂离子电池现用的陶瓷隔膜中,一般采用氧化铝进行涂敷,氧化铝具有隔热效果,当电池内部短路时,短路点的温度急剧升高,氧化铝起到隔热作用,使热量不扩散,隔膜不发生收缩,阻值短路点不进一步扩散,从而防止电池爆炸。

但由于氧化铝只有隔热效果,没有进一步的阻燃效果,当电池内部发生短路时,氧化铝只是延缓进一步扩大的作用,电池起火的概率依旧偏大。因此,研发一种锂离子电池隔膜新的处理方法,使隔膜不仅具有隔热效应,还有吸收热量的功能,当电池内部某点发生短路时,氧化锑能迅速吸热,使温度迅速降低,从而使电池不发生起火、爆炸。



技术实现要素:

本发明提供了一种锂离子电池隔膜的处理方法,该方法通过隔膜上附着的镁盐与碱性溶液反应,在隔膜上生成氢氧化镁。

优选地,上述锂离子电池隔膜的处理方法,具体包括以下步骤:

(1)将隔膜浸入镁盐溶液中,于90~110℃烤干,得到附着镁盐的隔膜;

(2)将碱性溶液均匀喷涂到上述附着镁盐的隔膜表面,搁置反应,洗涤后,于90~110℃烤干;

(3)清除步骤(2)得到的烤干后的隔膜表面的氢氧化镁颗粒,得到处理后的隔膜。

其中,上述锂离子电池隔膜的处理方法,步骤(1)中所述镁盐为氯化镁、硫酸镁和硝酸镁中的至少一种;优选地,所述镁盐为氯化镁、硫酸镁或硝酸镁。

其中,上述锂离子电池隔膜的处理方法,步骤(1)中所述镁盐溶液中镁的摩尔浓度为0.1~5mol/L,例如为2~5mol/L,示例性地,镁的摩尔浓度为0.1mol/L、2mol/L、4mol/L、5mol/L。

其中,上述锂离子电池隔膜的处理方法,步骤(2)中所述碱性溶液为氢氧化钠溶液或者氢氧化钾溶液。

其中,上述锂离子电池隔膜的处理方法,步骤(2)中所述碱性溶液的浓度为0.1~2mol/L,例如,浓度为0.1mol/L、0.5mol/L、1mol/L、2mol/L。

其中,上述锂离子电池隔膜的处理方法,步骤(2)中所述搁置反应的时间为10~20min。

其中,上述锂离子电池隔膜的处理方法,步骤(2)中所述洗涤为用纯水反复洗涤,例如,洗涤3~5次。

其中,上述锂离子电池隔膜的处理方法,步骤(3)中所述氢氧化镁颗粒的清除方式采用毛刷轻刷的方式。

本发明还提供了由上述处理方法得到的锂离子电池隔膜,该隔膜的表面涂敷氢氧化镁,所述氢氧化镁的厚度为0.1~30微米,例如0.3~27微米、3~20微米、5~15微米。

本发明还提供了一种锂离子电池,该电池包含上述锂离子电池隔膜。

本发明的有益效果是:

本发明使用阻燃材料氢氧化镁替代氧化铝,具有阻燃效应,当遇热时,氢氧化镁不仅产生隔热效应,还有吸收热量的功能,当电池内部某点发生短路时,氧化镁迅速吸热,使温度迅速降低,从而使电池不发生起火、爆炸。由本发明方法处理得到的隔膜制造电池,电池的安全性能明显提高。

具体实施方式

下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明,而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。

除非另有说明,以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品,或者可以通过已知方法制备。

实施例1

将隔膜(型号为Cegard 23)浸入硝酸镁溶液中,镁的摩尔浓度为0.1mol/L,待隔膜完全浸透后,置于100℃下烤干,再将氢氧化钠溶液,浓度为0.5mol/L,均匀喷到隔膜表面,搁置10分钟后,浸入纯水中反复洗涤,100℃下烤干,将隔膜表面用毛刷轻刷,刷掉附在隔膜表面的氢氧化镁颗粒,得处理后隔膜。经检测,隔膜上氢氧化镁的厚度为0.3微米。

实施例2

将隔膜(egard 23)浸入镁盐硝酸镁溶液中,镁的摩尔浓度为2mol/L,待隔膜完全浸透后,置于100℃下烤干,再将氢氧化钠溶液,浓度为0.5mol/L,均匀喷到隔膜表面,搁置10分钟后,浸入纯水中反复洗涤,100℃下烤干,将隔膜表面用毛刷轻刷,刷掉附在隔膜表面的氢氧化镁颗粒,得处理后隔膜。经检测,隔膜上氢氧化镁的厚度为3微米。

实施例3

将隔膜(egard 23)浸入镁盐硝酸镁溶液中,镁的摩尔浓度为4mol/L,待隔膜完全浸透后,置于100℃下烤干,再将氢氧化钠溶液,浓度为0.5mol/L,均匀喷到隔膜表面,搁置10分钟后,浸入纯水中反复洗涤,100℃下烤干,将隔膜表面用毛刷轻刷,刷掉附在隔膜表面的氢氧化镁颗粒,得处理后隔膜。经检测,隔膜上氢氧化镁的厚度为15微米。

实施例4

将隔膜(egard 23)浸入镁盐硝酸镁溶液中,镁的摩尔浓度为5mol/L,待隔膜完全浸透后,置于100℃下烤干,再将氢氧化钠溶液,浓度为0.5mol/L,均匀喷到隔膜表面,搁置10分钟后,浸入纯水中反复洗涤,100℃下烤干,将隔膜表面用毛刷轻刷,刷掉附在隔膜表面的氢氧化镁颗粒,得处理后隔膜。经检测,隔膜上氢氧化镁的厚度为27微米。

实施例5

将隔膜(egard 23)浸入镁盐硫酸镁溶液中,镁的摩尔浓度为0.1mol/L,待隔膜完全浸透后,置于100℃下烤干,再将氢氧化钠溶液,浓度为0.5mol/L,均匀喷到隔膜表面,搁置10分钟后,浸入纯水中反复洗涤,100℃下烤干,将隔膜表面用毛刷轻刷,刷掉附在隔膜表面的氢氧化镁颗粒,得处理后隔膜。经检测,隔膜上氢氧化镁的厚度为0.3微米。

对比例1

隔膜(egard 23)不做任何处理。

对比例2

隔膜(egard 23)采用传统的氧化铝涂敷。

对比例3

隔膜(egard 23)采用氢氧化镁传统涂敷。

实施例6

将实施例1-5、对比例1-3处理后的隔膜制作成电池,电池正极采用长沙瑞祥的钴酸锂,将钴酸锂与PVDF、NMP等混合搅拌均匀,涂敷在制得的铝箔上,烘干,滚压,切片;负极采用深圳贝特瑞石墨,将石墨与CMC、水等均匀混合搅拌,涂敷在铜箔上,烘干,滚压,切成小片,将正极、负极片隔膜进行卷绕,入壳,注入电解液,电解液采用自制1mol/L的六氟磷酸锂有机液,制作方形电池,20×30×100mm,正极采用铝箔激光端面焊,负极采用激光焊,将铜箔焊在铜板上,完成封口后,45℃烘烤3天。0.02C充电到4.1V截至,0.2C放电到3.0V。

测试方法:将所制得的电池做0.5C容量、大功率放电测试(5C)、针刺测试(将电池充满电,用细针从电池外部插入电池,观察是否起火爆炸),测试结果见表1。

表1.电池测试数据

从以上测试结果可以看出:相对于涂敷氧化铝(对比例2)和传统方式涂敷氢氧化镁(对比例3),使用实施例1-5处理得到的隔膜,电池安全性能明显提高;氢氧化镁的涂敷量越大,安全性能越好,且镁盐的种类对最终性能影响不大。

以上,对本发明的实施方式进行了说明。但是,本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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