[发明专利]一种电化学电源的隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电化学电源技术领域，并涉及一种高安全性能的电化学电源的隔膜及其制备方法。

背景技术

随着人类生产力的发展，越来越多的汽车行驶在城市、乡村的大街小巷中。汽车的普及给人们的生活带来了极大的便利，但伴随而来的问题也越来越严重。石油等不可再生能源的消耗不断加速、汽车尾气的排放等给环境造成的影响均不断扩大。目前，人们为了解决这些问题提出发展电动汽车来取代传统汽车。这一设想能否实施的关键在于是否有能量密度、功率密度足够大，循环寿命足够长、安全可靠的动力电池取代内燃机。其中，动力电池的安全性是重中之重。

对于电化学电源(例如锂离子电池和超级电容器)而言，典型的安全隐患就是因为过充、过放或短路导致电源内部的温度急剧升高从而造成燃烧或者爆炸。目前电化学电源普遍采用的隔膜为多孔聚烯烃膜。由于其是聚合物，导热性很差，因而不具备快速散热性能。同时，这种聚烯烃膜的耐热温度较低，当达到耐热温度时，这种隔膜会发生收缩甚至破裂。一旦隔膜破裂，电化学电源的正负极之间就会发生短路，从而导致电源发生燃烧甚至爆炸。另一方面，由于现有的电化学电源的内部材料不具备阻燃性能，即使隔膜未受破坏，过充或过放仍可能导致发生燃烧或者爆炸，整体安全性能低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中电化学电源的隔膜的耐热温度较低及电池内部材料不具备阻燃性能而导致电化学电源安全性能低的缺陷，提供一种耐热温度提高、具有阻燃效果且因此显著增强电化学电源安全性能的电化学电源的隔膜及其制备方法。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案得以实现：提供一种电化学电源的隔膜，包括由聚烯烃形成的隔膜基体，其中，所述隔膜基体表面涂覆有含无机粉体的阻燃层；所述无机粉体是勃姆石和氢氧化铝的至少一种。

在上述电化学电源的隔膜中，所述无机粉体的粒径大小为3-1000nm。

在上述电化学电源的隔膜中，所述阻燃层的厚度为5-10μm。

在上述电化学电源的隔膜中，所述由聚烯烃形成的隔膜基体是聚乙烯隔膜基体、聚丙烯隔膜基体、聚乙烯-聚丙烯双层隔膜基体或聚乙烯-聚丙烯-聚乙烯三层隔膜基体。

根据本发明的另一方面，提供一种电化学电源的隔膜的制备方法，其中，所述方法包括以下步骤：

S1、向含有机黏结剂的有机溶液中添加具有阻燃作用的无机粉体，搅拌均匀后制得涂覆用悬浮液；

S2、将步骤S1中制得的涂覆用悬浮液均匀涂覆于由聚烯烃形成的隔膜基体两侧；以及

S3、对步骤S2中经涂覆过的所述隔膜基体进行烘干处理，在所述隔膜基体表面形成含所述无机粉体的阻燃层，制得所述电化学电源的隔膜。

在上述电化学电源的隔膜的制备方法中，所述步骤S1具体包括以下步骤：

S11、将所述有机黏结剂溶解于有机溶剂中，搅拌均匀制得所述有机溶液；以及

S12、向所述步骤S11制得的有机溶液中添加所述无机粉体，搅拌均匀后制得涂覆用悬浮液。

在上述电化学电源的隔膜的制备方法中，所述有机黏结剂为以下化学物质的至少一种：聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、改性丁苯橡胶(改性SBR)、氟化橡胶和聚氨酯；所述有机溶剂为以下化学物质的至少一种：二氯甲烷、丙酮、氯仿、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮和环己烷。

在上述电化学电源的隔膜的制备方法中，所述有机黏结剂与所述有机溶剂的质量比为1∶50-1∶10。

在上述电化学电源的隔膜的制备方法中，所述无机粉体是勃姆石和氢氧化铝的至少一种，所述无机粉体的粒径大小为3-1000nm。

在上述电化学电源的隔膜的制备方法中，所述无机粉体与所述涂覆用悬浮液的质量比为1∶20-3∶5。

在上述电化学电源的隔膜的制备方法中，所述由聚烯烃形成的隔膜基体是聚乙烯隔膜基体、聚丙烯隔膜基体、聚乙烯-聚丙烯双层隔膜基体或聚乙烯-聚丙烯-聚乙烯三层隔膜基体。

在上述电化学电源的隔膜的制备方法中，在所述步骤S2中，所述涂覆的方式为以下方式的一种或多种：浸渍涂覆、刮刀涂覆、刮棒涂覆和喷涂。

在上述电化学电源的隔膜的制备方法中，在所述步骤S3中，所述烘干处理指在40～130℃的温度下，将经涂覆过的所述隔膜基体置于由氢气、氮气和惰性气体的一种或多种组成的干燥气体中、或者将经涂覆过的所述隔膜基体置于干燥空气或真空中进行烘干