[发明专利]一种复合有水羟硅钠石-二氧化硅气凝胶的锂电池聚丙烯隔膜

说明书

本发明涉及锂电池隔膜制备领域，公开了一种复合有水羟硅钠石‑二氧化硅气凝胶的锂电池聚丙烯隔膜，该隔膜由隔膜基料聚丙烯和增强材料水羟硅钠石‑二氧化硅气凝胶微粉复合而成，所述水羟硅钠石‑二氧化硅气凝胶微粉的质量占比为1‑10％。本发明的锂电池聚丙烯隔膜在不设有涂层的前提下，也能使隔膜具有出色的吸液性、热稳定性和抗尖刺能力。

技术领域

本发明涉及领域锂电池隔膜制备领域，尤其涉及一种复合有水羟硅钠石-二氧化硅气凝胶的锂电池聚丙烯隔膜。

背景技术

锂离子电池中，隔膜的作用是隔离正负极材料以防止短路，并且能够对电解液进行吸附，未锂离子的迁移提供便利。因此，隔膜对于锂离子电池的性能起着关键的作用。

目前新能源在汽车行业得到了长足的发展，由于应用在汽车领域，动力锂离子电池的安全格外重要。但是，高能量密度的锂离子电池所承载的电流较大，在电池工作、过充时，会产生大量的热量，电池很容易热失控而引起燃烧爆炸。现有技术中的隔膜主要为聚烯烃材料，其抗热收缩性差，受热时容易收缩或者熔化，产生大的空洞，造成正负极接触而短路。此外，锂离子在反复的迁移过程中容易在正负极表面生成较为尖锐的锂枝晶，也容易将较薄的隔膜刺穿而引起短路。

对于上述问题，目前的最为普遍做法是在隔膜的表面涂覆一层无机材料(如氧化硅、氧化锆、氧化铝等无机陶瓷材料)涂层，起到提高隔膜热稳定性和其他物理性能的作用。虽然如此的确能够有效提高隔膜热稳定性和其他物理性能，但是隔膜表面被涂层所覆盖，涂层的孔隙率不够高，导致隔膜的吸液率大打折扣，影响锂离子的迁移，导致电池的内阻升高，另一方面，后期涂覆的涂层也容易在后期脱落，从而限制了锂离子电池的性能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种复合有水羟硅钠石-二氧化硅气凝胶的锂电池聚丙烯隔膜，本发明的锂电池聚丙烯隔膜在不设有涂层的前提下，仍能使隔膜具有出色的吸液性、热稳定性和抗尖刺能力。

本发明的具体技术方案为：一种复合有水羟硅钠石-二氧化硅气凝胶的锂电池聚丙烯隔膜，由隔膜基料聚丙烯和增强材料水羟硅钠石-二氧化硅气凝胶微粉复合而成，所述水羟硅钠石-二氧化硅气凝胶微粉的质量占比为1-10％。

为了提高隔膜的热稳定性和抗尖刺能力等物理性能，现有技术中通常是在隔膜表面涂覆一层无机涂层。如此虽然的确能够有效提高隔膜热稳定性和其他物理性能，但是隔膜表面被涂层所覆盖，涂层的孔隙率不够高，导致隔膜的吸液率大打折扣，影响锂离子的迁移，导致电池的内阻升高，另一方面，后期涂覆的涂层也容易在后期脱落，从而限制了锂离子电池的性能。

而在本发明中，是将水羟硅钠石-二氧化硅气凝胶这一特殊的无机材料在隔膜材料聚丙烯合成的过程中就进行复合，并且在隔膜的双轴向拉伸过程中，由于无机材料有机材料质地不同，隔膜在双向牵伸力的作用，聚丙烯中的无机材料会逐渐向隔膜的近表层迁移并且沿拉伸方向平行集中分布，在隔膜两个表面近表层分别形成两层有机/无机材料融合的功能层。该功能层的作用相当于传统隔膜中涂层的作用，能够起到提高隔膜的热稳定性和和抗尖刺能力的作用，但是其是与隔膜融为一体的，不易脱落。并且，由于水羟硅钠石-二氧化硅气凝胶孔隙率高，具有较大的比表面积，能够对电解液有较好的吸液能力，有利于锂离子的反复迁移，从而解决现有技术中的上述技术问题。

作为优选方案，所述隔膜的厚度为30-50微米。

作为优选方案，所述水羟硅钠石-二氧化硅气凝胶微粉的粒径为0.1-5微米。

作为优选方案，所述隔膜的制备方法如下：

1)将三氯化钛溶于乙醇中，搅拌均匀，接着添加水羟硅钠石-二氧化硅气凝胶微粉，超声分散，减压浓缩、真空干燥后，得到吸附有三氯化钛的水羟硅钠石-二氧化硅气凝胶微粉。

2)分别将吸附有三氯化钛的水羟硅钠石-二氧化硅气凝胶微粉和三乙基铝添加到己烷中，超声分散，得到功能改性液。