本发明专利技术属于锂电池技术领域，具体涉及一种锂电池隔膜及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的锂电池隔膜具有七层隔膜结构，其中具有隔热性能的陶瓷氧化物层能够为聚合物隔膜提供支撑，减少因局部受热造成两端聚合物隔膜的收缩避免阴阳两极短路；且陶瓷氧化物层能提高隔膜基材在电解液中的热稳定性，在放电过程中保障锂离子通道，提高放电效率，增加电池的充放电循环寿命；当聚合物隔膜因枝晶或者外部环境撞击造成了损坏，使得阴阳极短路，在阴阳极短路过程中电解液温度升高，无机层中无机物挥发，无机物原子或分子填充至聚合物孔内堵塞微孔，防止电解质通过，达到断流的目的，使得阴阳极短路情况停止恶化，从而提高锂电池整体的安全性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂电池，具体涉及一种锂电池隔膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构和内阻等，直接影响电池的容量、循环性能以及安全性能。性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜材质是不导电的，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同，采用的隔膜也不同。对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。
2、近年来，将聚合物电解质用于锂离子电池已实现了商品化，作为实用的聚烯烃多孔膜必须满足以下几个必要条件：①具有高的离子电导率，以降低电池内阻；②锂离子的传递系数基本不变，以消除浓度极化；③可以忽略的电子导电性，以保证电极间有效的隔离；④电极材料有高的化学和电化学稳定性；⑤低廉的价格，合适的化学组成，保证对环境友好。
3、随着锂电池应用范围越来越广，如车动力电池、储能电池、空间站电池等等，对锂电池的安全性能提出了更高的要求。传统的提高锂电池安全性能的方法是通过选择合适熔点聚合物或者多层聚合物混合的方式，在电池短路产热达到一定温度时，隔膜气孔关闭，来实现提高安全性能。但是该方法的缺点是隔膜容易受热不均，从而导致只有部分隔膜气孔关闭，或隔膜气孔在未关闭前已经发生碳化；两端边缘隔膜因受热发生收缩，使得两端阴阳极短路，从而使锂电池的安全性能受到限制。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种锂电池隔膜及其制备方法和应用，本专利技术提供的锂电池隔膜在温度达到120℃时能断流，从而提高锂电池的安全性能。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种锂电池隔膜，包括聚合物隔膜和分别对称层叠设置于所述聚合物隔膜两侧表面的第一修饰层和第二修饰层；所述第一修饰层和第二修饰层分别包括依次层叠设置的第一陶瓷氧化物层、无机层和第二陶瓷氧化物层；所述第一陶瓷氧化物层与所述聚合物隔膜接触；
4、所述无机层为多孔非金属单质膜或多孔无机化合物膜；所述多孔非金属单质膜中非金属单质和所述多孔无机化合物膜中无机化合物的熔点独立为100~120℃。
5、优选的，所述第一陶瓷氧化物层和第二陶瓷氧化物层为多孔氧化铝纳米膜。
6、优选的，所述第一陶瓷氧化物层的厚度为1~50nm，孔径独立为1~100µm；所述无机层的厚度为1~40nm；所述第二陶瓷氧化物层的厚度为1~5nm，孔径独立为1~100µm。
7、本专利技术还提供了上述技术方案所述锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
8、将聚合物隔膜的两侧表面同步依次进行第一低能离子束沉积、双面射频磁控溅射沉积和第二低能离子束沉积，得到锂电池隔膜；
9、所述双面射频磁控溅射沉积所用靶源为熔点在100~120℃之间的非金属单质或者无机化合物。
10、优选的，所述第一低能离子束沉积和第二低能离子束沉积的沉积最高能量为10kev，沉积最高能量的持续时间为4µs，频率独立为1~100hz。
11、优选的，所述第一低能离子束沉积和第二低能离子束沉积的沉积束流独立为10~500ma。
12、优选的，所述第一低能离子束沉积和第二低能离子束沉积在通入氧气的条件下进行；所述氧气的流量独立为10~100sccm。
13、优选的，所述双面射频磁控溅射沉积的射频功率为1~5kw，沉积速率为1~10nm/min。
14、优选的，进行所述第一低能离子束沉积前，还包括将所述聚合物隔膜进行清洗；所述清洗为气体离子源清洗；所述气体离子源为潘宁源和霍尔源；所述气体离子源清洗的功率为1~10kw；所述气体离子源清洗的束流强度为1~500ma；所述气体离子源在清洗过程中的走速为1~5m/min；所述气体离子源清洗的温度为20~60℃，所述气体离子源清洗的宽度为500~800mm。
15、本专利技术还提供了上述技术方案所述锂电池隔膜或上述技术方案所述制备方法制备得到的锂电池隔膜在锂电池中的应用。
16、本专利技术提供了一种锂电池隔膜，包括聚合物隔膜和分别对称层叠设置于所述聚合物隔膜两侧表面的第一修饰层和第二修饰层；所述第一修饰层和第二修饰层分别包括依次层叠设置的第一陶瓷氧化物层、无机层和第二陶瓷氧化物层；所述第一陶瓷氧化物层与所述聚合物隔膜接触；所述无机层为多孔非金属单质膜或多孔无机化合物膜；所述多孔非金属单质膜中非金属单质和所述多孔无机化合物膜中无机化合物的熔点独立为100~120℃。本专利技术提供的锂电池隔膜具有七层隔膜结构，陶瓷氧化物层具有隔热性能，能够为聚合物隔膜提供支撑，减少因局部受热造成两端聚合物隔膜的收缩避免阴阳两极短路；当聚合物隔膜因枝晶或者外部环境撞击造成了损坏，使得阴阳极短路，在阴阳极短路过程中电解液温度升高，当温度升高至超过120℃时，无机层中熔点为100~120℃的无机物挥发，而且陶瓷氧化物层的厚度薄、孔径大，生长基本为岛状生长，更容易发生无机物的蒸发释放，无机物原子或分子填充至聚合物孔内堵塞微孔，聚合物隔膜发生熔断，微孔关闭，变为绝缘体，防止电解质通过，达到断流的目的，使得阴阳极短路情况停止恶化，防止起火甚至爆炸，从而提高锂电池整体的安全性能；此外，本专利技术采用两层陶瓷氧化物层夹一层无机层的结构，陶瓷氧化物层能保持增强隔膜韧性，提高击穿性能，同时也能保证低熔点非金属的镀膜完整性。
17、此外，陶瓷氧化物层能提供高绝缘性能，在锂电池电解液中具备非常高的稳定性，附着在隔膜基材表面时能提高隔膜基材在电解液中的热稳定性，在放电过程中保障锂离子通道，提高放电效率，进一步增加电池的充放电循环寿命。
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【技术保护点】
1.一种锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一低能离子束沉积和第二低能离子束沉积的沉积最高能量为10KeV，沉积最高能量的持续时间为4µs，频率独立为1~100Hz。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一低能离子束沉积和第二低能离子束沉积的沉积束流独立为10~500mA。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一低能离子束沉积和第二低能离子束沉积在通入氧气的条件下进行；所述氧气的流量独立为10~100sccm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述双面射频磁控溅射沉积的射频功率为1~5kW，沉积速率为1~10nm/min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，进行所述第一低能离子束沉积前，还包括将所述聚合物隔膜进行清洗；所述清洗为气体离子源清洗；所述气体离子源为潘宁源和霍尔源；所述气体离子源清洗的功率为1~10kW；所述气体离子源清洗的束流强度为1~500mA；所述气体离子源在清洗过程中的走速为1~5m/min；所述气体离子源清洗的温度为20~60℃，所述气体离子源清洗的宽度为500~800mm。
7.权利要求1~6任一项所述制备方法制备得到的锂电池隔膜在锂电池中的应用。
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【技术特征摘要】
1.一种锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一低能离子束沉积和第二低能离子束沉积的沉积最高能量为10kev，沉积最高能量的持续时间为4µs，频率独立为1~100hz。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一低能离子束沉积和第二低能离子束沉积的沉积束流独立为10~500ma。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一低能离子束沉积和第二低能离子束沉积在通入氧气的条件下进行；所述氧气的流量独立为10~100sccm。
5.根据权利要求1所述的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗军，陈小曼，庞盼，陈琳，刘阳波，曹勇，王桂岳，林志浩，
申请(专利权)人：顺束科技天津合伙企业有限合伙，
类型：发明
国别省市：
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