本发明涉及锂电池,具体而言,涉及一种锂离子电池隔膜及其制备方法和锂电池。
背景技术:
1、锂离子电池隔膜作为一种多孔高功能材料,不仅起到传输锂离子的作用,同时也起到隔绝正负极避免正负极材料直接接触造成短路的作用。锂离子电池隔膜在电池中作为锂离子传输的通道,对锂离子传输和扩散快慢至关重要,其性能的优劣对电池的特性起到关键作用,对电解液浸润能力越好的隔膜,具有更高的离子电导率,更有利于锂离子在隔膜中传输,增加离子传导效率,有利于电池快速充放电。
2、目前,提高隔膜的电解液浸润速度和离子电导率的手段主要有两种,一是对基膜的孔结构进行改善,提升基膜的孔隙率和降低曲折度增加直通孔,孔隙率越大,隔膜中孔越多,锂离子更容易进行迁移,曲折度越小直通孔越多,锂离子传输的路径就越短,迁移速度越快,但是孔的数量多且直通孔增加会导致隔膜的强度降低,在制成过程中,隔膜被异物刺穿造成短路的风险会增加;二是在基膜的表面进行涂覆改性,常见涂层包括无机物涂层如氧化铝或勃母石,有机涂层如pvdf,传统的涂覆改性虽然能在一定程度上提高吸液能力和保液能力,但仍然存在电解液浸润慢和离子电导率低的问题。
3、有鉴于此,特提出本发明。
技术实现思路
1、本发明的第一目的在于提供一种锂离子电池隔膜,所述隔膜与传统涂覆改性的隔膜相比,电解液浸润性和离子电导率明显提高,且具有更好的循环稳定性。
2、本发明的第二目的在于提供一种如上所述的锂离子电池隔膜的制备方法,利用离子液体对有机涂胶材料进行接枝改性,并将接枝改性后的有机涂胶材料制成浆料涂覆在基膜上制成隔膜,以提升隔膜的锂离子电导率和对电解液的浸润性。
3、本发明的第三目的在于提供一种锂电池,包括如上所述的锂离子电池隔膜。
4、为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:
5、一种锂离子电池隔膜,包括基膜和设置在所述基膜表面上的涂层,所述涂层中含有离子液体接枝改性的有机涂胶材料。
6、优选地,所述离子液体接枝改性的有机涂胶材料包括离子液体接枝改性的pvdf和/或离子液体接枝改性的pmma。
7、优选地,所述离子液体接枝改性的有机涂胶材料的接枝率为4%-6%。
8、优选地,所述基膜包括pe基膜或pp基膜。
9、优选地,所述涂层的厚度为1-3μm。
10、一种如上所述的锂离子电池隔膜的制备方法,包括以下步骤:
11、(1)将离子液体与有机涂胶材料进行接枝反应,制得离子液体接枝改性的有机涂胶材料;
12、(2)将所述离子液体接枝改性的有机涂胶材料制成浆料,涂覆到基膜的表面上,干燥,即得所述锂离子电池隔膜。
13、优选地,所述有机涂胶材料包括pvdf和/或pmma。
14、优选地,所述离子液体的阳离子包括含有可聚合基团的咪唑盐离子、吡咯盐离子、季铵盐离子或季磷盐离子中的一种;
15、和/或,所述离子液体的阴离子包括双三氟甲基磺酰亚胺离子、四氟硼酸根离子或六氟磷酸根离子中的一种。
16、优选地,所述接枝反应的方法包括等离子体处理接枝、辐照接枝或化学处理接枝中的一种。
17、更优选地,所述接枝反应的方法为等离子体处理接枝,包括以下步骤:
18、首先对所述有机涂胶材料进行等离子体处理,在所述有机涂胶材料的表面形成反应活性位点,然后将其与离子液体混合反应,得到所述离子液体接枝改性的有机涂胶材料。
19、优选地,步骤(2)中,按质量份数计,所述浆料的组成包括:所述离子液体接枝改性的有机涂胶材料8-12份、粘结剂4-6份、润湿分散剂1-3份和溶剂80-90份。
20、更优选地,所述粘结剂包括丙烯酸酯、丙烯酸酯共聚物中的至少一种。
21、优选地,所述润湿分散剂包括聚羧酸铵盐和/或聚羧酸钠盐。
22、优选地,所述溶剂包括水。
23、一种锂电池,包括如上所述的锂离子电池隔膜。
24、与现有技术相比,本发明的有益效果为:
25、(1)本发明提供的隔膜与传统涂覆改性的隔膜相比,电解液浸润性和离子电导率明显提高,且具有更好的循环稳定性。
26、(2)本发明方法利用离子液体对有机涂胶材料进行接枝改性,并将接枝改性后的有机涂胶材料制成浆料涂覆在基膜上制成具有高离子电导率涂层的隔膜,能有效提升隔膜的离子电导率,能够增强电解液的浸润性,并改善电池的循环性能。
1.一种锂离子电池隔膜,其特征在于,包括基膜和设置在所述基膜表面上的涂层,所述涂层中含有离子液体接枝改性的有机涂胶材料。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜,其特征在于,包含以下特征(1)至(4)中的至少一种:
3.权利要求1或2所述的锂离子电池隔膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
4.根据权利要求3所述的锂离子电池隔膜的制备方法,其特征在于,所述有机涂胶材料包括pvdf和/或pmma。
5.根据权利要求3所述的锂离子电池隔膜的制备方法,其特征在于,所述离子液体的阳离子包括含有可聚合基团的咪唑盐离子、吡咯盐离子、季铵盐离子或季磷盐离子中的一种;
6.根据权利要求3所述的锂离子电池隔膜的制备方法,其特征在于,所述接枝反应的方法包括等离子体处理接枝、辐照接枝或化学处理接枝中的一种。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池隔膜的制备方法,其特征在于,所述接枝反应的方法为等离子体处理接枝,包括以下步骤:
8.根据权利要求3所述的锂离子电池隔膜的制备方法,其特征在于,按质量份数计,所述浆料的组成包括:所述离子液体接枝改性的有机涂胶材料8-12份、粘结剂4-6份、润湿分散剂1-3份和溶剂80-90份。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池隔膜的制备方法,其特征在于,包含以下特征(1)至(3)中的至少一种:
10.一种锂电池,其特征在于,包括权利要求1或2所述的锂离子电池隔膜。