锂离子电池隔膜、其制备方法及锂离子电池技术

本申请涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种锂离子电池隔膜的制备方法、锂离子电池隔膜以及锂离子电池。锂离子电池隔膜的制备方法包括以下步骤：将聚丙烯树脂、稳定剂、成核剂、硅烷偶联剂改性的导电炭黑和硅烷偶联剂改性的碳纳米管熔融共混制得聚丙烯微粒；将聚丙烯微粒、分散介质、分散剂和表面活性剂一起投入反应釜中，然后持续通入发泡剂并加热加压，达到预设温度和预设压力后开始发泡，制得导电型聚丙烯珠粒；将导电型聚丙烯珠粒制成导电聚丙烯膜层后与聚乙烯膜层复合，制得聚烯烃基复合膜层。隔膜结构含有硅烷偶联剂改性的导电炭黑碳纳米管，可以增强锂离子电池隔膜的导电性能，从而达到提高电池倍率性能的技术效果。果。果。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池隔膜、其制备方法及锂离子电池


[0001]本申请涉及锂离子电池
，具体而言，涉及一种锂离子电池隔膜的制备方法，还涉及通过该方法制得的锂离子电池隔膜以及包含该锂离子电池隔膜的锂离子电池。

技术介绍

[0002]近年来锂离子电池因具备能量密度大、循环寿命长、工作温度范围宽和可快速充放电等特点而被广泛应用于手机、笔记本电脑、航空航天、电动汽车等领域。
[0003]在锂离子电池的机构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜位于正极和负极之间，主要作用是将正负极活性物质分开，防止两极因接触而短路，同时由于隔膜中具有大量曲折贯通的微孔，在电化学反应时，能保持必要的电解液，形成离子移动的通道。隔膜的厚度、耐热性、机械强度和孔隙率等指标对电池的能量密度、安全性能、内阻及功能等具有重要的影响。
[0004]传统PE隔膜与PP隔膜，不仅热收缩率较高，与电解液亲和力较弱，设计电池时隔膜预留尺寸较大，而且体积能量密度小，一旦发生热失控，电池温度会迅速攀升，使锂离子电池的安全性能面临挑战。目前，多采用在聚烯烃隔膜表面涂覆陶瓷层增加隔膜热稳定性、润湿性，但具有陶瓷层的隔膜透气损失较大、与极片粘结力较差、电芯卷绕过程中对电极的层压特性恶化，从而影响电池的倍率性能。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，即如何有效提高锂离子电池的倍率性能。本专利技术实施例提供了一种锂离子电池隔膜、通过该方法制得的锂离子电池隔膜以及包含该锂离子电池隔膜的锂离子电池。
[0006]为了实现上述目的，根据本技术方案的第一个方面，本技术方案提供了一种锂离子电池隔膜的制备方法。
[0007]根据本申请实施例的锂离子电池隔膜的制备方法，其包括以下步骤：
[0008]将聚丙烯树脂、稳定剂、成核剂、硅烷偶联剂改性的导电炭黑和硅烷偶联剂改性的碳纳米管熔融共混制得聚丙烯微粒；
[0009]将所述聚丙烯微粒、分散介质、分散剂和表面活性剂一起投入反应釜中，然后持续通入发泡剂并加热加压，达到预设温度和预设压力后开始发泡，制得导电型聚丙烯珠粒；
[0010]将所述导电型聚丙烯珠粒制成导电聚丙烯膜层后与聚乙烯膜层复合，制得聚烯烃基复合膜层。
[0011]进一步地，在本专利技术实施例提供的制备方法中，所述硅烷偶联剂改性的导电炭黑的粒径为1
‑
150nm，所述硅烷偶联剂改性的碳纳米管的邻苯二甲酸二丁酯吸油值为100
‑
600ml/100g。
[0012]进一步地，在本专利技术实施例提供的制备方法中，将所述导电型聚丙烯珠粒制成导电聚丙烯膜层后与聚乙烯膜层复合包括以下步骤：
[0013]将所述导电型聚丙烯珠粒熔融、挤压、吹制成结晶性高分子薄膜，再经过结晶化热处理、退火后得到高度取向的多层结构，即为初步拉伸的导电聚丙烯膜层；
[0014]将初步拉伸的导电聚丙烯膜层与聚乙烯膜层进行热复合，再依次进行热处理、冷拉和热拉工序。
[0015]进一步地，在本专利技术实施例提供的制备方法中，在制得所述聚烯烃基复合膜层后还包括以下步骤：
[0016]将聚酰亚胺粉末、聚偏氟乙烯和有机溶剂混匀，制得复合涂层浆料；
[0017]将所述复合涂层浆料涂覆在所述聚烯烃基复合膜层的表面，形成耐高温涂层。
[0018]进一步地，在本专利技术实施例提供的制备方法中，所述耐高温涂层的厚度为0.5
‑
1.5μm。
[0019]进一步地，在本专利技术实施例提供的制备方法中，所述聚酰亚胺粉末与所述聚偏氟乙烯的质量比为(2
‑
6):1。
[0020]进一步地，在本专利技术实施例提供的制备方法中，所述有机溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮。
[0021]为了实现上述目的，根据本技术方案的第二个方面，本技术方案还提供了第一方面提供的制备方法制得的锂离子电池隔膜。
[0022]根据本申请实施例提供的锂离子电池隔膜，在所述聚烯烃基复合膜层中，所述导电聚丙烯膜层设置在所述聚乙烯膜层的两侧。
[0023]为了实现上述目的，根据本技术方案的第三个方面，本技术方案还提供了一种锂离子电池。
[0024]根据本申请实施例的锂离子电池，其包括本申请第二方面提供的锂离子电池隔膜。
[0025]本申请中提供的隔膜结构中包含导电型聚丙烯膜层，其内含有硅烷偶联剂改性的导电炭黑与硅烷偶联剂改性的碳纳米管，可以增强锂离子电池隔膜的导电性能，从而达到提高电池倍率性能的技术效果。硅烷偶联剂的碳链结构与聚丙烯碳链结构相似，对导电炭黑和碳纳米管改性后，有利于导电炭黑和碳纳米管与聚丙烯树脂之间的相容，一方面可以与聚丙烯树脂之间结合的紧密，另一方面可以使得改性后的导电炭黑与改性后的碳纳米管在体系中的分散更加均匀，从而形成良好的导电网络，进一步优化隔膜的导电性，提高使用该隔膜的电池的倍率性能。
附图说明
[0026]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为根据本专利技术实施方式提供的第一种锂离子电池隔膜的结构示意图；
[0029]图2为根据本专利技术实施方式提供的第一种锂离子电池隔膜的结构示意图；
[0030]图3为根据本专利技术实施方式提供的第一种锂离子电池隔膜的结构示意图；
[0031]图4为现有技术中一种传统的锂离子电池隔膜的结构示意图；
[0032]图5为实施例1和实施例2制得的隔膜与对比例提供的传统隔膜应用于钛酸锂电池后的内阻对比图；
[0033]图6为实施例1和实施例2制得的隔膜与对比例提供的传统隔膜应用于钛酸锂电池后的10C倍率充电曲线图；
[0034]图7为实施例1和实施例2制得的隔膜与对比例提供的传统隔膜应用于钛酸锂电池后的10C倍率放电曲线图；
[0035]图8为实施例1和实施例2制得的隔膜与对比例提供的传统隔膜应用于的钛酸锂电池的过充测试温度对比图；以及
[0036]图9为实施例1和实施例2制得的隔膜与对比例提供的传统隔膜应用于的钛酸锂电池的循环对比图。
[0037]图中：
[0038]1、聚乙烯膜层；2、导电型聚丙烯膜层；3、耐高温涂层；4、聚丙烯膜层。
具体实施方式
[0039]需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚丙烯树脂、稳定剂、成核剂、硅烷偶联剂改性的导电炭黑和硅烷偶联剂改性的碳纳米管熔融共混制得聚丙烯微粒；将所述聚丙烯微粒、分散介质、分散剂和表面活性剂一起投入反应釜中，然后持续通入发泡剂并加热加压，达到预设温度和预设压力后开始发泡，制得导电型聚丙烯珠粒；将所述导电型聚丙烯珠粒制成导电聚丙烯膜层后与聚乙烯膜层复合，制得聚烯烃基复合膜层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂改性的导电炭黑的粒径为1
‑
150nm，所述硅烷偶联剂改性的碳纳米管的邻苯二甲酸二丁酯吸油值为100
‑
600ml/100g。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述导电型聚丙烯珠粒制成导电聚丙烯膜层后与聚乙烯膜层复合包括以下步骤：将所述导电型聚丙烯珠粒熔融、挤压、吹制成结晶性高分子薄膜，再经过结晶化热处理、退火后得到高度取向的多层结构，即为初步拉伸的导电聚丙烯膜层；将初步拉伸的导电聚丙烯膜层与聚乙烯膜层进行热...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏广州，李巧，马美品，
申请(专利权)人：银隆新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：