[发明专利]一种高性能低阻抗复合隔膜的制备方法

说明书

本发明提供了一种高性能低阻抗复合隔膜的制备方法。本发明通过以石墨烯、石墨、碳纳米管、乙炔黑、Al₂O₃中的一种或一种以上为原料，在隔膜表面涂布一层浆料，从而能提高聚烯烃锂电池隔膜的热稳定性能、导热系数以及实现大电流充放电，提高电解液的浸润性；另外大大降低界面阻抗从而降低锂电池的阻抗；进而提高锂电池的循环稳定性以及循环寿命；从而制备更加稳定的低阻抗的锂电池隔膜，用于锂电池中，提高电池的寿命和性能。

技术领域

本研究发明一种高性能低阻抗的复合电池隔膜材料，特别涉及锂离子电池用隔膜材料及其成型方法，属于锂离子电池制造技术领域。

背景技术

在锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一；隔膜的性能决定了电池的界面结构和内阻等等，直接影响电池的容量、循环、安全性能等特性。目前隔膜材料难以实现商业化是因为其寿命原因，因此，开发高安全性和低成本电池隔膜是未来研究的主要目标之一。随着锂离子电池行业的高速发展，锂离子电池隔膜材料成为当下的热点研究课题；锂离子电池隔膜的改进技术也得到了更大的重视与关注。锂离子电池隔膜在电池发挥关键作用，它的主要作用隔离电池的正极和负极，防止短路，同时允许锂离子在正负极间快速传输。目前，商品化的锂电池隔膜以聚烯烃(PP、PE)单层薄膜或者多层薄膜为主。虽然其具有电化学稳定性好，强度高，成本低等优点，但是多孔聚烯烃在较高温度下的条件下具有收缩空隙的自闭合作用，导致阻抗明显上升、通过电池的电流受到限制，可在一定程度上防止由于过热而引起的爆炸等现象，是一种相对可靠的锂电池材料；另外聚烯烃基隔膜的熔点一般在170℃以下，高温下容易变形。当电池温度在外部或者内部因素作用下升高，隔膜会发生变形收缩，很可能造成电池短路，引发爆炸事故的发生。尤其大功率放电的动力电池，使用过程中电池内部温度较高，这就要求隔膜具有更好的热安全性能。随着电池行业的迅猛发展，石墨烯、碳纳米管、无机陶瓷材料(Al₂O₃、SiO₂)、石墨成为当下的研究热点，在过去的十年里报道了许多改性聚烯烃锂电池隔膜的方法，例如Al₂O₃或SiO₂涂布聚烯烃锂电池的研究等；目前，尚未有石墨烯包覆Al₂O₃粉体/碳纳米管/石墨烯/石墨的浆料涂布聚烯烃锂电池隔膜的任何报道，我们的研究成果已经证实了其可行性以及发展的可观性。

对于上述缺陷，中国专利CN105336901A公开了一种高性能孔间涂覆隔膜的制备方法，通过浸涂的方法，在隔膜表面和孔间涂布一层薄薄的耐高温材料，提高隔膜的耐热性能及电解液的浸润性；涂覆后隔膜的耐高温性能以及导热系数升高以及界面阻抗大大降低；从而大大的提高锂电池的寿命。另外中国专利CN1969407A、CN102306726A和美国专利US2013/0183570 A1提出用PVDF-HFP作为胶黏剂和Al₂O₃、BaTiO₃等无机填料配成浆料涂布在聚烯烃隔膜上，大大提高了隔膜的耐热性和吸收保持电解液的能力。此外中国专利CN101689624A公开了非水系二次电池用隔膜、非制造方法和非水系三次电池；以及专利CN1969407A公开了有机/无机复合多孔性薄膜和使用它的电化学装置的研究。其目的都是为了解决隔膜的热稳定性能以及降低界面阻抗提高其安全性能和寿命。

发明内容

本发明通过浸涂的方式，在隔膜表面涂布一层浆料，从而能提高隔膜的耐热性能和电解液的浸润性；以及通过降低隔膜的界面阻抗降低锂电池的阻抗。

为了实现上述的目的，本发明提供了一种高性能低阻抗复合隔膜的制备方法。该复合隔膜由基膜及涂布在基膜表面的涂层材料组成，其特征在于涂层材料在复合隔膜的表面和内部都有微孔结构，其透气性和基膜相比变化不大。本发明提供了一种复合隔膜材料，能提高锂电池的性能；进而促进电池行业的进展。可解决以下问题：

①通过降低界面阻抗从而降低锂电池的阻抗；提高锂电池的稳定性能和寿命。