一种电压敏感性复合隔膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及化学电源技术领域，具体涉及一种电压敏感性复合隔膜的制备方法，具体步骤如下：S1.将聚(3‑癸基‑噻吩)溶于氯仿中，配制含聚(3‑癸基‑噻吩)的氯仿溶液；S2.将商品化隔膜浸入到S1所制得聚(3‑癸基‑噻吩)‑氯仿溶液中，浸渍隔膜；S3.干燥：对S2浸渍后的隔膜进行干燥处理，得到改性隔膜；S4.将粘接剂溶于丙酮中，配成粘结剂‑丙酮溶液；S5.往S4制得的粘结剂‑丙酮溶液中加入聚对苯(PPP)粉末混合调浆，用此浆料喷涂在S3所制得的改性隔膜的一面，即可得到电压敏感性复合隔膜。本发明专利技术所公开的方法制备的电压敏感性复合隔膜具备4.0V及以上的钳制电位，可为4.2V级锂电池和锂离子电池提供一种可逆的过充电保护。

【技术实现步骤摘要】
一种电压敏感性复合隔膜的制备方法
本专利技术涉及化学电源
，具体涉及一种电压敏感性复合隔膜的制备方法。
技术介绍
锂离子电池现已广泛应用于各种便携式电子设备中，并被视为电动汽车理想的配套电池。目前，阻碍大容量、高功率锂离子电池发展的主要障碍之一是电池的安全性尚待进一步提高。研究表明，过充电是导致锂离子电池发生不安全行为的最危险因素，当电池处于过充状态时，阴极脱锂电势随过充程度增加而迅速上升，超过一定限度后，引起电池内部有机电解质溶液的不可逆氧化分解，产生可燃性气体并放出大量的热，导致电池内部温度及压力上升，并引发一系列放热反应，从而导致电池内部热失控。为解决过充电给电池带来的安全隐患，近年来人们开始致力于发展电池内部自激发保护机制，如通过在电解液中加入氧化还原电对，或者可电聚合单体添加剂以阻止电池过充。但由于现已发现的氧化还原电对添加剂在有机电解液中的溶解度较小，仅能提供非常有限的钳制电流，对电池的实际应用起不到明显的过充保护作用；而可电聚合添加剂仅能提供不可逆的保护作用，在发生作用的同时电池本身也失去了电性能。最近研究表明，采用具有电压敏感性质的导电聚合物隔膜可以有效地钳制充电电压而阻止电压失控，其工作原理为：采用具有电化学活性的聚合物作为电池隔膜骨架材料，在电池正常的充放电压范围内，隔膜中的电活性聚合物处于未掺杂的本征态，隔膜为电子绝缘体，仅提供离子传输；当电池处于过充状态时，正极电势上升，电活性聚合物因被氧化而发生掺杂，变成电子导电体，从而造成电池内部短路，消耗外部充电电流，防止电池电压的进一步上升；而当停止过充后，正极电位由于隔膜形成的内部短路而降低，当低于电活性聚合物材料的电氧化掺杂电势时，导电聚合物因可逆脱杂而恢复为绝缘态，此时隔膜恢复其正常功能。但是现有技术所制备的聚合物隔膜的钳制电压过低，并不能有效地应用于目前4.2V的锂离子电池体系。基于此，如何制备一种电压敏感性复合隔膜，特别是制备一种具有4.2V以上钳制电势的电压敏感性复合隔膜成为本专利技术研究的课题。
技术实现思路
为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种电压敏感性复合隔膜的制备方法，步骤如下：S1.将聚(3-癸基-噻吩)(P3DT)溶于氯仿中，配制含聚(3-癸基-噻吩)的氯仿溶液；S2.将商品化隔膜浸入到S1所制得聚(3-癸基-噻吩)-氯仿溶液中，浸渍隔膜；S3.干燥：对S2浸渍后的隔膜进行干燥处理，得到改性隔膜；S4.将粘接剂溶于丙酮中，配成粘结剂-丙酮溶液；S5.往S4制得的粘结剂-丙酮溶液中加入聚对苯(PPP)粉体混合调浆，用此浆料处理S3所制得的改性隔膜的一面，即可得到电压敏感性复合隔膜。进一步地，步骤S1中所述聚(3-癸基-噻吩)质量分数为1-5%。进一步地，步骤S2所述商品化隔膜为单层聚丙烯(PP)隔膜、单层聚乙烯(PE)隔膜、聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯(PE/PP/PE)三层隔膜中的一种。进一步地，步骤S3所述干燥条件为：60~90℃。进一步地，步骤S4所述粘接剂质量分数为2-8%。更进一步地，步骤S4所述粘接剂为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的一种或几种。进一步地，步骤S5中所述聚对苯(PPP)粉体粒径0.1~1微米。进一步地，步骤S5中所述聚对苯(PPP)粉体质量分数为10-15%。进一步地，所述电压敏感性复合隔膜为PPP/P3DT复合膜，厚度为16~40微米。本专利技术利用电活性聚合物的可逆掺杂/脱杂，以及其导电性随掺杂/脱杂的进行在导电态和绝缘态之间可逆变化的特征，制备出具有可逆过充保护功能的电压敏感隔膜，本专利技术所公开的方法制备的电压敏感性复合隔膜具备4.0V及以上的钳制电位，可为4.2V级锂电池和锂离子电池提供一种可逆的过充电保护。具体实施例下面结合本专利技术的实施例对本专利技术作进一步的阐述和说明。实施例1一种电压敏感性复合隔膜的制备方法，步骤如下：S1.将聚(3-癸基-噻吩)(P3DT)溶于氯仿中，配制质量分数为1%的聚(3-癸基-噻吩)-氯仿溶液；S2.将商品化单层PP隔膜浸入到S1所制得聚(3-癸基-噻吩)-氯仿溶液中，浸渍隔膜；S3.干燥：对S2浸渍后的隔膜在进行干燥处理，得到改性隔膜；S4.以聚偏氟乙烯(PVDF)作为粘接剂，溶于丙酮中，配成质量分数为2%的PVDF-丙酮溶液；S5.往S4制得的PVDF-丙酮溶液中加入质量分数为10%的聚对苯(PPP)粉体混合调浆，用此浆料处理S3所制得的改性隔膜的一面，即可得到PPP/P3DT复合膜。所述干燥温度为65℃，所述聚对苯(PPP)粉体粒径为0.1~1微米，所述PPP/P3DT复合膜厚度为20微米。该隔膜应用于4.2V锂离子电池中，PPP层与正极接触，P3DT层与负极接触，对此电池进行过充，过充程度为100%，其电压钳制平台为4.5V，然后对电池进行放电，放电容量为2990mAh。实施例2一种电压敏感性复合隔膜的制备方法，步骤如下：S1.将聚(3-癸基-噻吩)(P3DT)溶于氯仿中，配制质量分数为3%的聚(3-癸基-噻吩)-氯仿溶液；S2.将商品化单层PP隔膜浸入到S1所制得聚(3-癸基-噻吩)-氯仿溶液中，浸渍隔膜；S3.干燥：对S2浸渍后的隔膜进行干燥处理，得到改性隔膜；S4.以聚偏氟乙烯(PVDF)作为粘接剂，溶于丙酮中，配成质量分数为5%的PVDF-丙酮溶液；S5.往S4制得的PVDF-丙酮溶液中加入质量分数为12%的聚对苯(PPP)粉体混合调浆，用此浆料处理S3所制得的改性隔膜的一面，即可得到PPP/P3DT复合膜。所述干燥温度为80℃，所述聚对苯(PPP)粉体粒径为0.1~1微米，所述PPP/P3DT复合膜厚度为36微米。该隔膜应用于4.2V锂离子电池中，PPP层与正极接触，P3DT层与负极接触，对此电池进行过充，过充程度为100%，其电压钳制平台为4.3V，然后对电池进行放电，放电容量为2980mAh。实施例3一种电压敏感性复合隔膜的制备方法，步骤如下：S1.将聚(3-癸基-噻吩)(P3DT)溶于氯仿中，配制质量分数为5%的聚(3-癸基-噻吩)-氯仿溶液；S2.将商品化单层PP隔膜浸入到S1所制得聚(3-癸基-噻吩)-氯仿溶液中，浸渍隔膜；S3.干燥：对S2浸渍后的隔膜进行干燥处理，得到改性隔膜；S4.以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为粘接剂，溶于丙酮中，配成质量分数为8%的PMMA-丙酮溶液；S5.往S4制得的PMMA-丙酮溶液中加入质量分数为15%的聚对苯(PPP)粉体混合调浆，用此浆料处理S3所制得的改性隔膜，即可得到PPP/P3DT复合膜。所述干燥温度为75℃，所述聚对苯(PPP)粉体粒径为0.1~1微米，所述PPP/P3DT复合膜厚度为28微米。该隔膜应用于4.2V锂离子电池中，PPP层与正极接触，P3DT层与负极接触，对此电池进行过充，过充程度为100%，其电压钳制平台为4.1V，然后对电池进行放电，放电容量为2900mAh。对比例1将商品化单层PE隔膜应用于4.2V锂电池中，先对电池正常充放电，测试电池的额定容量，容量为3000mAh，然后对电池充满电后进行过充，电池没有电压钳制平台，电压不断上升，最后冒烟，起火。实施例1、2、3与对比例实验条件及结果比较如表1：实验组过充电钳制电压平台过充电后放电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压敏感性复合隔膜的制备方法，步骤如下：S1.将聚(3‑癸基‑噻吩)溶于氯仿中，配制含聚(3‑癸基‑噻吩)的氯仿溶液；S2.将商品化隔膜浸入到S1所制得聚(3‑癸基‑噻吩)‑氯仿溶液中，浸渍隔膜；S3.干燥：对S2浸渍后的隔膜进行干燥处理，得到改性隔膜；S4.将粘接剂溶于丙酮中，配成粘结剂‑丙酮溶液；S5.往S4制得的粘结剂‑丙酮溶液中加入聚对苯(PPP)粉末混合调浆，用此浆料喷涂在S3所制得的改性隔膜的一面，即可得到电压敏感性复合隔膜。

【技术特征摘要】
1.一种电压敏感性复合隔膜的制备方法，步骤如下：S1.将聚(3-癸基-噻吩)溶于氯仿中，配制含聚(3-癸基-噻吩)的氯仿溶液；S2.将商品化隔膜浸入到S1所制得聚(3-癸基-噻吩)-氯仿溶液中，浸渍隔膜；S3.干燥：对S2浸渍后的隔膜进行干燥处理，得到改性隔膜；S4.将粘接剂溶于丙酮中，配成粘结剂-丙酮溶液；S5.往S4制得的粘结剂-丙酮溶液中加入聚对苯(PPP)粉末混合调浆，用此浆料喷涂在S3所制得的改性隔膜的一面，即可得到电压敏感性复合隔膜。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S1中所述聚(3-癸基-噻吩)质量分数为1-5%。3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S2所述商品化隔膜为单层聚丙烯(PP)隔膜、单层聚乙烯(PE)隔膜、...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡清平，陶芝勇，周艳兵，吴南，曾坚义，
申请(专利权)人：深圳市海盈科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44