一种锂离子电池隔膜及其制备方法与流程

本发明涉及锂离子电池，尤其涉及一种锂离子电池隔膜及其制备方法。

背景技术：

1、锂离子电池(lib)因其高能量密度和持久的循环寿命而成为最受欢迎的储能系统，受到了相当大的关注。因此，对锂离子电池关键材料有严格的要求，如正极材料、负极材料、隔膜和电解质。隔膜作为锂离子电池中的关键组件，使锂离子能够在电池内运输并避免电极的直接接触，在电池的安全性方面起着至关重要的作用。然而，目前具有低熔点的商用聚烯烃隔膜在高温下容易收缩，导致内部短路甚至爆炸。

2、为了提高商用聚烯烃隔膜的耐温性，往往会在聚烯烃隔膜的一侧或两侧涂覆陶瓷涂层，陶瓷涂层隔膜具有高度改善的热稳定性，但是陶瓷涂层具有一些明显的缺点，例如过厚的厚度和差的电解质润湿性，涂层的增厚不可避免地会延长离子传输的路径，并进一步影响隔膜的透气性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种锂离子电池隔膜及其制备方法，以解决陶瓷涂层隔膜中过厚和差的电解质润湿性的问题。

2、基于上述目的，本发明提供了一种锂离子电池隔膜，包括基膜和涂层，所述涂层由涂层浆料通过微凹版涂布于基膜一面或两面得到，所述涂层浆料按质量份数包含10-20份聚碳酸酯包裹陶瓷颗粒，5-10份改性纤维素纳米纤维，5-10份润湿剂、3-8份粘合剂和25-50份去离子水，其中，所述改性纤维素纳米纤维由丙酰氯接枝纤维素纳米纤维得到。

3、所述基膜为聚乙烯、聚丙烯中的一种，所述基膜的厚度为4-30μm，孔隙率为30-45％。

4、优选的，所述涂层的厚度为0.3-3μm。

5、优选的，所述陶瓷颗粒为氧化锆、纳米氢氧化铝、氧化铝、勃姆石、硫酸钡、氢氧化镁、二氧化硅、氮化镁中的一种或几种，所述陶瓷颗粒的粒径为0.05-0.3μm。

6、优选的，所述粘合剂为聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇中的一种或几种混合物。

7、优选的，所述润湿剂为聚醚改性硅氧烷、炔二醇乙烯基醚、六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、脂肪酸聚氧乙烯醚中的一种或几种。

8、优选的，所述纤维素纳米纤维的直径为10-50nm，长度为3-10μm。

9、进一步的，本发明还提供了上述锂离子电池隔膜的制备方法，具体制备方法如下：

10、s1：将聚碳酸酯溶解在氯仿中，然后加入阳离子型表面活性剂和陶瓷颗粒，200-300rpm的转速下搅拌1-3h，分离，干燥得到聚碳酸酯包裹陶瓷颗粒；

11、s2：将纤维素纳米纤维分散在n,n-二甲基甲酰胺中，然后加入丙酰氯和吡啶，在95-100℃下反应1-2小时，洗涤，干燥，得到改性纤维素纳米纤维；

12、s3：将配方量的润湿剂和去离子水混合，搅拌10-30分钟，然后再加入配方量的改性纤维素纳米纤维、聚碳酸酯包裹陶瓷颗粒和粘合剂，搅拌30-90分钟，得到涂层浆料；

13、s4：将涂层浆料通过微凹版涂布于基膜的一面或两面，涂布温度为55℃-60℃，得到锂离子电池隔膜。

14、优选的，所述步骤s1中阳离子型表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵和十二烷基三甲基溴化铵中的一种。

15、优选的，所述步骤s1中陶瓷颗粒、聚碳酸酯、阳离子型表面活性剂和氯仿的质量比为10-20:3-6:0.3-0.6:200-400。

16、优选的，所述步骤s2中纤维素纳米纤维、丙酰氯、吡啶和n,n-二甲基甲酰胺的质量比为5-7:13-15:35-50:200-400。

17、本发明的有益效果：

18、(1)本发明制备的锂离子电池隔膜的涂层很薄，其中0.3μm的涂层就可以超过3μm陶瓷涂层的耐温效果，涂层厚度压缩率降低150％以上，大大的提高了电池的能量密度，纤维素得引入提高了隔膜的耐压值，从而进一步降低电池的短路率，提高电池安全性。

19、(2)本发明制备的锂离子电池隔膜的孔道中具有丰富的碳酸基团，对于碳酸类的电解液具有良好的润湿性，可以有效提高电解液的浸润速率。

技术特征：

1.一种锂离子电池隔膜，其特征在于，所述锂离子电池隔膜包括基膜和涂层，所述涂层由涂层浆料通过微凹版涂布于基膜一面或两面得到，所述涂层浆料按质量份数包含10-20份聚碳酸酯包裹陶瓷颗粒，5-10份改性纤维素纳米纤维，5-10份润湿剂、3-8份粘合剂和25-50份去离子水，其中，所述改性纤维素纳米纤维由丙酰氯接枝纤维素纳米纤维得到；

2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜，其特征在于，所述涂层的厚度为0.3-3μm。

3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜，其特征在于，所述陶瓷颗粒为氧化锆、纳米氢氧化铝、氧化铝、勃姆石、硫酸钡、氢氧化镁、二氧化硅、氮化镁中的一种或几种，所述陶瓷颗粒的粒径为0.05-0.3μm。

4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜，其特征在于，所述粘合剂为聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇中的一种或几种混合物。

5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜，其特征在于，所述润湿剂为聚醚改性硅氧烷、炔二醇乙烯基醚、六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、脂肪酸聚氧乙烯醚中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜，其特征在于，所述纤维素纳米纤维的直径为10-50nm，长度为3-10μm。

7.一种根据权利要求1-6任一项所述的锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：

8.根据权利要求7所述的一种锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中阳离子型表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵和十二烷基三甲基溴化铵中的一种。

9.根据权利要求7所述的一种锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中陶瓷颗粒、聚碳酸酯、阳离子型表面活性剂和氯仿的质量比为10-20:3-6:0.3-0.6:200-400。

10.根据权利要求7所述的一种锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中纤维素纳米纤维、丙酰氯、吡啶和n,n-二甲基甲酰胺的质量比为5-7:13-15:35-50:200-400。

技术总结
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池隔膜及其制备方法。本发明所述锂离子电池隔膜包括基膜和涂层，所述涂层由涂层浆料通过微凹版涂布于基膜一面或两面得到，所述涂层浆料按质量份数包含10‑20份聚碳酸酯包裹陶瓷颗粒、5‑10份改性纤维素纳米纤维、5‑10份润湿剂、3‑8份粘合剂和25‑50份去离子水。本发明制备的锂离子电池隔膜的涂层很薄，对电解液有良好的浸润性，可以有效提高电解液的浸润速率和隔膜的耐压值，从而进一步降低电池的短路率，提高电池安全性。

技术研发人员：李昆良,贾相奇,赵中雷,张传军,赵佳佳
受保护的技术使用者：芜湖明珠隔膜科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14