一种锂离子电池复合隔膜的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种锂离子电池复合隔膜的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池具有电压高，能量密度大，循环性能好，自放电小，无记忆效应，工作温 度范围宽等优点。现有锂离子电池随着能量密度的提高，其安全性能也受到很大的影响，安 全事故层出不穷。现有的锂离子电池隔膜多使用聚丙烯（PP)或聚乙烯（PE)材质，熔点低， 受热易收缩，造成正负极接触短路，电池安全性低。此类隔膜制造的电池隔膜与极片间间隙 大，保留电解液的能力差，对于卷绕的电池还容易受张力和极片膨胀的影响产生卷芯变形。
[0003] 如中国专利授权公告号：CN201638905U，授权公告日2010年11月17日的专利文 件中，公开了一种动力锂离子电池，包括相互并接的分别由磷酸铁锂正极材料和钛酸锂负 极材料与PP隔膜卷绕构成的多个卷芯，非水质电解液，不锈钢壳体和壳盖，不锈钢壳盖上 设有刺破式安全阀。该电池寿命长、放电倍率高。但是该专利中的电池隔膜熔点低，受热易 收缩，造成正负极接触短路，电池安全性低。
【发明内容】
[0004] 本发明是为了克服常规的PP或PE锂离子电池隔膜安全性能差，隔膜和极片间隙 大的不足之处，提供了一种安全性能好，隔膜和极片连接紧密的锂离子电池复合隔膜的制 备方法。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 一种锂离子电池复合隔膜的制备方法，在复合隔膜的支撑体两侧涂覆氧化物涂层并烘 干，所述氧化物涂层由氧化物、聚偏氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮组成，所述氧化物为氧化铝或 氧化镁；氧化物涂层两侧还涂覆PVDF-HFP共聚物层，在涂覆过程中进行造孔处理然后烘 干，所述PVDF-HFP共聚物层由PVDF-HFP共聚物和丙酮组成。
[0006] 作为优选，在氧化物涂层和PVDF-HFP共聚物层中间还涂覆有芳纶树脂涂层并烘 干，所述芳纶树脂涂层由芳纶1414、聚偏氟乙烯、二甲基亚砜组成。
[0007] 作为优选，所述支撑体为PE膜、PP膜、PP-PE复合膜中的一种。
[0008] 作为优选，氧化物涂层的制备方法：将1~2份聚偏氟乙烯溶解在54~68份N-甲 基吡咯烷酮中，再加入30~45份氧化物混合均匀成浆料。
[0009] 作为优选，PVDF-HFP共聚物层的制备方法：将1~5份PVDF-HFP共聚物溶解于 95~99份丙酮中混合均匀。
[0010] 作为优选，芳纶树脂涂层的制备方法为：将1~3份聚偏氟乙烯溶解于70~80份 二甲基亚砜中，然后加入5~7份芳纶1414,混合均匀。
[0011] 作为优选，氧化物涂层厚度为1~10微米。
[0012] 作为优选，芳纶树脂涂层厚度为1~10微米。
[0013] 作为优选，PVDF-HFP共聚物涂层厚度为0. 1~5微米。
[0014] 在PP或PE膜两侧涂覆氧化物涂层，有利于提高电池的安全性能，而且隔膜对正极 侧涂覆氧化物涂层，能有效降低正极对电解液的氧化反应，有利于提高电池循环性能。普通 隔膜材质是PP，PE，它们的熔点低，在90~100°C时就发生热收缩，涂有氧化物涂层的隔膜 由于氧化物熔点高，绝缘性好，电池发生过热时，能阻止隔膜收缩导致正负极接触的危险情 况的发生。隔膜外层为PVDF-HFP共聚物层，即聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物，有利于提高 隔膜的力学性能，加强隔膜强度。而且隔膜和极片热压装配时，PVDF-HFP共聚物层受热，溶 解出少量粘结剂PVDF，使隔膜与极片形成良好的粘接。进一步冷压后，又固化，紧密连接隔 膜和极片，消除空隙。
[0015] 芳纶树脂耐高温，隔膜上使用芳纶树脂涂层，在温度达到350~450°C时，还不会 融化，保证电极之间不会短路。进一步加强复合隔膜的安全性能。
[0016] 有益效果：有利于提尚电池隔I旲的力学性能和耐热性能，提尚电池安全性能。
【具体实施方式】
[0017] 下面【具体实施方式】对本发明做进一步的描述。
[0018] 实施例1 将1份聚偏氟乙烯溶解在54份N-甲基吡咯烷酮中，再加入30份氧化铝混合均匀成浆 料。将浆料均匀喷涂在复合隔膜的支撑体两侧，构成氧化物涂层，然后烘干，支撑体为25微 米的PE膜。氧化物涂层厚度为1微米。将1份聚偏氟乙烯溶解于70份二甲基亚砜中，然后 加入5份芳纶1414,混合均匀成芳纶树脂涂层液。将烘干的包覆有氧化物涂层的隔膜放入 芳纶树脂涂层液进行浸涂，构成芳纶树脂涂层，然后烘干。芳纶树脂涂层厚度为10微米。将 5份PVDF-HFP共聚物溶解于99份丙酮中混合均匀，然后均匀喷涂在芳纶树脂涂层外侧，构 成PVDF-HFP共聚物涂层，在涂覆过程中进行造孔处理然后烘干，制得复合隔膜。PVDF-HFP 共聚物涂层厚度为5微米。
[0019] 将复合隔膜与正负极片进行装配、注液，静止24h后，进行热压，温度在50°C，压力 在600Kpa，时间为30min。然后进行冷压，冷压温度在10°C，压力在600Kpa，时间为lOmin。 然后经过预充，抽空，化成，分容等工序，制成20Ah锂离子动力电池。将制成的电池进行表 1中各项测试。
[0020] 实施例2 将1. 5份聚偏氟乙烯溶解在60份N-甲基吡咯烷酮中，再加入38份氧化镁混合均匀成 浆料。将浆料均匀喷涂在复合隔膜的支撑体两侧，构成氧化物涂层，然后烘干，支撑体为25 微米的PP-PE复合膜。氧化物涂层厚度为5微米。将2份聚偏氟乙烯溶解于75份二甲基 亚砜中，然后加入6份芳纶1414,混合均匀成芳纶树脂涂层液。将烘干的包覆有氧化物涂层 的隔膜放入芳纶树脂涂层液进行浸涂，构成芳纶树脂涂层，然后烘干。芳纶树脂涂层厚度为 5微米。将3份PVDF-HFP共聚物溶解于97份丙酮中混合均匀，然后均匀喷涂在芳纶树脂涂 层外侧，构成PVDF-HFP共聚物涂层，在涂覆过程中进行造孔处理然后烘干，制得复合隔膜。 PVDF-HFP共聚物涂层厚度为3微米。
[0021] 将复合隔膜与正负极片进行装配、注液，静止24h后，进行热压，温度在50°C，压力 在600Kpa，时间为30min。然后进行冷压，冷压温度在10°C，压力在600Kpa，时间为lOmin。 然后经过预充，抽空，化成，分容等工序，制成20Ah锂离子动力电池。将制成的电池进行表 1中各项测试。
[0022] 实施例3 将2份聚偏氟乙烯溶解在68份N-甲基吡咯烷酮中，再加入45份氧化铝混合均匀成浆 料。将浆料均匀喷涂在复合隔膜的支撑体两侧，构成氧化物涂层，然后烘干，支撑体为25微 米的PP膜。氧化物涂层厚度为10微米。将3份聚偏氟乙烯溶解于80份二甲基亚砜中，然后 加入7份芳纶1414,混合均匀成芳纶树脂涂层液。将烘干的包覆有氧化物涂层的隔膜放入 芳纶树脂涂层液进行浸涂，构成芳纶树脂涂层，然后烘干。芳纶树脂涂层厚度为1微米。将 1份PVDF-HFP共聚物溶解于95份丙酮中混合均匀，然后均匀喷涂在芳纶树脂涂层外侧，构 成PVDF-HFP共聚物涂层，在涂覆过程中进行造孔处理然后烘干，制得复合隔膜。PVDF-HFP 共聚物涂层厚度为0.1微米。
[0023]将复合隔膜与正负极片进行装配、注液，静止24h后，进行热压，温度在50°C，压力 在600Kpa，时间为30min。然后进行冷压，冷压温度在10°C，压力在600Kpa，时间为lOmin。 然后经过预充，抽空，化成，分容等工序，制成20Ah锂离子动力电池。将制成的电池进行表 1中各项测试。
[0024] 对比例1 和实施例1的不同之处在于，直接采用PE膜，组装成锂离子动力电池。
[0025] 对比例2 和实施例2的不同之处在于，直接采用PP-PE复合膜，组装成锂离子动力电池。
[0026] 对比例3 和实施例3的不同之处在于，直接采用PP膜，组装成锂离子动力电池。
【主权项】
1. 一种裡离子电池复合隔膜的制备方法，其特征在于，在复合隔膜的支撑体两侧涂覆 氧化物涂层并烘干，所述氧化物涂层由氧化物、聚偏氣己締、N-甲基化咯烧酬组成，所述氧 化物为氧化侣或氧化儀；氧化物涂层两侧还涂覆PVDF-HFP共聚物层，在涂覆过程中进行造 孔处理然后烘干，所述PVDF-HFP共聚物层由PVDF-HFP共聚物和丙酬组成。
2. 根据权利要求1所述的一种裡离子电池复合隔膜的制备方法，其特征在于，在氧化 物涂层和PVDF-HFP共聚物层中间还涂覆有芳绝树脂涂层并烘干，所述芳绝树脂涂层由芳 绝1414、聚偏氣己締、二甲基亚讽组成。
3. 根据权利要求1所述的一种裡离子电池复合隔膜的制备方法，其特征在于，所述支 撑体为PE膜、PP膜、PP-PE复合膜中的一种。
4. 根据权利要求1所述的一种裡离子电池复合隔膜的制备方法，其特征在于，氧化物 涂层的制备方法：将1~2份聚偏氣己締溶解在54~68份N-甲基化咯烧酬中，再加入 30~45份氧化物混合均匀成浆料。
5. 根据权利要求1所述的一种裡离子电池复合隔膜的制备方法，其特征在于， PVDF-HFP共聚物层的制备方法：将1~5份PVDF-HFP共聚物溶解于95~99份丙酬中混 合均匀。
6. 根据权利要求2所述的一种裡离子电池复合隔膜的制备方法，其特征在于，芳绝树 脂涂层的制备方法为：将1~3份聚偏氣己締溶解于70~80份二甲基亚讽中，然后加入 5~7份芳绝1414,混合均匀。
7. 根据权利要求1或4所述的一种裡离子电池复合隔膜的制备方法，其特征在于，氧化 物涂层厚度为1~10微米。
8. 根据权利要求2或6所述的一种裡离子电池复合隔膜的制备方法，其特征在于，芳绝 树脂涂层厚度为1~10微米。
9. 根据权利要求1或5所述的一种裡离子电池复合隔膜的制备方法，其特征在于， PVDF-HFP共聚物涂层厚度为0. 1~5微米。
【专利摘要】本发明公开了一种锂离子电池复合隔膜的制备方法，在普通的PP或PE隔膜外依次涂覆氧化物涂层、芳纶树脂涂层和PVDF-HFP共聚物层，制备成复合隔膜。本发明制备的复合隔膜提高了隔膜的力学性能和耐热性能，提高了电池的安全性能。
【IPC分类】C09D127-16, C09D7-12, C08J7-04, C09D1-00, H01M2-16
【公开号】CN104681762
【申请号】CN201310497095
【发明人】王涌, 吕豪杰, 高新宝, 陈军
【申请人】万向A一二三系统有限公司, 万向电动汽车有限公司, 万向集团公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2013年10月22日