[发明专利]一种高介电性电池隔膜

说明书

技术领域

本发明属于膜材料领域，具体涉及一种化学电源用高介电性隔膜。

背景技术

隔膜是电池中关键的组件之一，其作用是将正负极隔开，防止电池内部短路。对隔膜的一般要求包括良好的机械性能，包括抗拉伸能力及良好的柔韧性，良好的界面性能，良好的离子导电性能以及对电解液的高容留性能。

通常情况下，隔膜浸没在电解液中使用。电解液由电解质与溶剂组成。电解液的离子电导率由电解质的解离度与离子在溶剂中的迁移速率两个因素共同决定。因此，对隔膜的较高要求是辅助提高电解液的离子电导率。

目前，常见的电池隔膜有多孔的聚乙烯膜（PE）、聚丙烯膜(PP)及其多孔的复合膜(PP/PE)，以及玻璃纤维膜、聚乙烯醇、醛化聚乙烯醇、水化纤维素膜和三醋酸纤维皂化膜等。这些膜具有机械性能好，耐腐蚀等的优点，在化学电源领域获得了广泛的应用。但对电解液的离子电导率没有提高作用。

现今电动工具、电动汽车等需要大功率电源的设备，对电解液的离子导电性能要求进一步提高，对隔膜的要求也相应进一步提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：当今电池技术的发展，对电解液的离子导电性能以及电池隔膜的要求进一步提高，而现有技术中的隔膜虽然具有机械性能好，耐腐蚀等的优点，但对电解液的离子电导率没有提高作用。

为解决这一技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明提供了一种高介电性电池隔膜，该电池隔膜具有3层结构，内层为高介电常数物质层，上下表层为柔性膜，层与层之间通过粘结、压延方式结合在一起，其结构如图1所示，

其中，内层高介电常数物质选自钛酸钡，钛酸锶,钛酸锶钡，钛酸铜钙，铌铁酸铅,铌镁酸铅-钛酸铅或酞菁酮中的一种或多种混合物，

作为优选：高介电常数物质可以颗粒的状态存在，颗粒的粒度范围在1纳米至100微米之间，

作为优选：高介电常数物质以多孔结构薄膜形态存在，其中，高介电常数物质在膜中的质量含量在85％以上，膜经粘接、压延的方法形成；

隔膜的上下表层柔性膜可以具有多孔结构，选自玻璃纤维膜、聚乙烯醇膜、醛化聚乙烯醇膜、水化纤维素膜、三醋酸纤维皂化膜，以及丙烯、乙烯、偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯的共聚、均聚或齐聚物膜中的一种或多种成份，

上下表层柔性膜也可以不具有多孔结构，柔性膜为甲基丙烯酸酯、丙烯腈、氯乙烯、氯丙烯或氧化乙烯在有机溶剂中形成的凝胶保护层，

作为优选：有机溶剂选自苯、甲苯、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲乙基甲酰胺、甲乙基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、丙酮、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、r-丁内酯或碳酸甲乙酯；

上下表层的柔性膜也可以不具有多孔结构，柔性膜为聚乙烯醇、羧甲基纤维素、改性淀粉或合成聚合物类，如聚丙烯酸盐系、聚乙烯醇系、聚氧乙烯系在水中形成的凝胶保护层，

本发明的高介电性电池隔膜，上下表层所使用的材质可以相同，也可以不同，

本发明的有益效果是：复合膜具有夹层结构，一方面，内层膜提供高介电性，有效提高离子解离作用，从而提高电解液的离子电导率；另一方面，通过构筑一层无机隔离带，增强电池容量保持率，从而提升电池隔膜的综合性能。

附图说明

图1是高介电常数纳米粒子改性锂电池隔膜的结构示意图，其中：

1——柔性膜；

2——高介电常数纳米粒子层；

3——柔性膜。

图2是实施例1与对比实施例1中的电池体系在不同倍率下的循环性能。

具体实施方式

实施例1

本实施例描述了第一层和第三层膜均为常规锂电池用PP-PE多孔复合膜，第二层膜为BaTiO₃颗粒组成的隔膜，用于Li-LiMn₂O₄电池中的情况。

1)将0.90g BaTiO₃溶于5mLN-甲基吡咯烷酮中，超声震荡30分钟，使其分散均匀；

2)将分散液均匀涂覆在常规锂电池用PP-PE基体膜上，涂覆层厚度为50μm；

3）然后再覆盖上另一层常规锂电池用PP-PE基体膜；

4）将其放入真空箱中80℃下烘12小时，得到夹层复合膜a。