[发明专利]一种锂离子电池复合隔膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种锂离子电池复合隔膜的制备方法，属于新能源技术领域。本发明利用纯硅沸石粒子独特的表面性质和内部孔道结构，结合一种内核为无机、外层为有机改性的笼型倍半硅氧烷，通过乙二胺四乙酸造孔，改善沸石粒子的表面的亲液基团，可增强复合膜与电解液的亲和性，同时复合膜具有发达的多孔结构，其中包括聚偏氟乙烯相转化后形成的大孔和沸石自身的微孔，较高的孔隙率强化了复合膜的吸液/保液能力，改善电池的充放电性能，具有更高的孔隙率和更优异的电化学性能；本发明利用聚丙烯腈拥有较高的离子电导率，改善电纺丝隔膜的力学性能，同时改善电池的充放电性能，提高隔膜的界面稳定性、减少副反应、提高库伦效率。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池复合隔膜的制备方法，属于新能源技术领域。

背景技术

锂离子电池隔膜是存在于锂离子电池正负极之间，可允许离子流通过，防止正负极相接的多孔膜。从纤维素、玻璃纸到无纺布、质子交换膜、高分子材料等各种各样的隔膜被应用于锂离子电池中。20世纪90年代初，锂离子电池隔膜实现产业化，并得到了较好的发展。随着锂离子电池研究的发展，对锂离子电池隔膜的要求也变得越来越苛刻和复杂。隔膜在电池中起着十分关键的作用，主要功能是保持正负电极分离以防止电短路，并且同时允许锂离子的快速传输。隔膜应该具有较好的离子传导能力和电子绝缘性，不影响电池的效率和比容量等性能。

根据隔膜的物理和化学性质，隔膜可以分为不同种类型。如纺布、无纺布、微孔膜、织布类等。在室温下工作的锂离子电池，一般选用有机材料纤维素、聚合物或者无机材料石棉、玻璃纤维等作为隔膜。在碱性电池中，一般选用的隔膜材料为可再生纤维素或者聚合物微孔膜。为了方便讨论，我们把隔膜分为以下几种类型：微孔隔膜、无纺布隔膜、复合隔膜。

锂离子电池因为能量密度高被广泛应用在各个领域，但锂离子电池采用具有易燃性的有机电解液，并且容易发生过充或者在循环过程中产生热量，引发电池内部短路，发生火灾或者爆炸。因此，安全性能是锂离子电池的重要性能之一，而隔膜是保证锂离子电池安全性能的关键材料之一，隔膜的以下几个性能对锂离子电池的安全性起着十分重要的作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对现有隔膜的电化学稳定性差，易产生变色现象，导致电池电化学性能差和产生安全隐患的问题，提供了一种锂离子电池复合隔膜的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）取纯硅沸石、乙二胺四乙酸、硅溶胶、笼型倍半硅氧烷装入球磨机中球磨2～3h，再高温煅烧后醇洗，并在110～120℃下干燥，得复合导体粉末；

（2）取丙酮、N，N-二甲基甲酰胺混合均匀，再加入聚偏氟乙烯搅拌至完全溶解，得聚偏氟乙烯喷涂液；

（3）取N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃混合均匀后加入聚丙烯腈、复合导体粉末，在40～50℃下搅拌均匀，再超声分散1～2h，得纺丝液；

（4）将聚乙烯膜先后浸泡在无水乙醇和丙酮中，取出沥干后干燥，再将干燥后的聚乙烯膜平铺于静电纺丝接收装置上，并将纺丝液装入静电纺丝装置的注射器中进行连续纺丝，纺丝结束后真空干燥，得半成品膜；

（5）将半成品膜置于涂布机上，再将聚偏氟乙烯喷涂液均匀喷涂在半成品膜上，喷涂完毕后干燥，并热压成型，得锂离子电池复合隔膜。

步骤（1）所述纯硅沸石、乙二胺四乙酸、硅溶胶、笼型倍半硅氧烷的重量份为50～60份纯硅沸石，30～40份乙二胺四乙酸，10～20份硅溶胶，5～10份笼型倍半硅氧烷。

步骤（1）所述高温煅烧过程为在800～1000℃下煅烧3～5h。

步骤（2）所述丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、聚偏氟乙烯的重量份为30～40份丙酮，20～25份N，N-二甲基甲酰胺，1.2～1.5份聚偏氟乙烯。