[发明专利]一种具有高迁移数的锂离子电池复合隔膜的制备

说明书

本发明涉及锂电池技术领域，公开了一种具有高迁移数的锂离子电池复合隔膜的制备，所述制备方法如下：S1：将改性纤维素加入有机溶剂中，并搅拌均匀；S2：加入PVDF将溶液搅拌至粘稠状；S3：加入无机陶瓷纳米颗粒，继续搅拌直至纳米颗粒均匀分散；S4：通过加溶剂将浆料调制需要的粘度。本发明通过制备含生物高分子聚合物和无机纳米颗粒的浆料，并涂敷在PE或PP隔膜上制备复合锂电池隔膜，其有效将离子迁移数从0.3～0.4提升到0.7以上，并且大大降了低界面阻抗，锂离子在电池中的传输效率大大提高，从而提升电池整体性能。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体为一种具有高迁移数的锂离子电池复合隔膜的制备。

背景技术

电池迁移数是指导体中载流子的导电份额或百分数，锂离子电池的迁移数是指在锂电池内部的锂离子迁移数占全部迁移离子数的百分比，是锂离子电池的一项重要指标。锂离子迁移数低，会造成过多的阴离子聚集在正极表面，在正负极之间产生了一个浓度梯度，这会使得锂离子电池产生一个浓差极化，导致较大的过电势，限制了锂离子电池能量密度和功率密度的提升。而传统的液态锂离子电池使用酯类或醚类电解质来传导锂离子，其锂离子迁移数较低，一般在0.4以下。研究显示，当锂离子的迁移数提高到约0.7左右，就能显著的提升锂离子电池的快速充电能力，因此如何在高的电导率下，保持高的迁移数对于提高锂离子电池的功率密度和能量密度具有重要的意义。

传统的液态锂离子电池通常使用聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)作为隔膜，但其润湿性差，不能快速吸收电解质，需要长时间静置，降低了生产效率。且PE和PP隔膜与正负极的界面阻抗也较大，增加了电池运行时的极化。因此，我们提出一种具有高迁移数的锂离子电池复合隔膜的制备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高迁移数的锂离子电池复合隔膜的制备，所制的隔膜具有高迁移数，低界面阻抗的特点，从而降低锂电池在放电时的极化，提升电池电性能，解决了背景技术中所提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种制备复合隔膜涂敷浆料，由聚合物聚偏二氟乙烯(PVDF)，改性纤维素，无机陶瓷纳米颗粒以及溶剂组成。

所述的改性纤维素包括羟乙基纤维素，甲基纤维素，羧甲基纤维素，改性纤维素的添加，通过-OH官能团来束缚锂电池电解液中阴离子，从而提升移动离子中锂离子的占比，即提升锂离子迁移数。

所述PVDF分子量为30万到100万。

所述陶瓷颗粒为三氧化二铝(Al2O3)，二氧氧化钛(TiO2)，二氧化硅(SiO2)中的一种或几种。添加陶瓷颗粒一方面可以改善电解质与电极间的界面，加速电子的传输，促进SEI层的性能；另一方面，可以起到一定的阻燃效果。

所述无机陶瓷颗粒粒径为10～200nm。

所述溶剂为二甲基亚砜(DMSO)，N，N-二甲基甲酰胺(DMF)或N-甲基吡咯烷酮(NMP)一种或几种的混合物。

通过将上述几种物质混合均匀，制备浆料，再通过溶剂量来调节涂敷浆料的粘度，选择合适粘度的浆料涂敷在普通PE或PP隔膜上，保证涂覆层均匀致密。

本发明另一个目的是提供一种上述涂敷浆料的制备方法，包括以下步骤：

S1：将改性纤维素加入有机溶剂中，并搅拌均匀；

S2：加入PVDF将溶液搅拌至粘稠状；

S3：加入无机陶瓷纳米颗粒，继续搅拌直至纳米颗粒均匀分散；

S4：通过加溶剂将浆料调制需要的粘度。

所述纤维素与溶剂质量比为(3～10)：100。

所述PVDF与溶剂质量比为(2～7)：100。