电化学电源复合隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种电化学电源复合隔膜及其制备方法。该电化学电源复合隔膜包括无纺布隔膜层和结合在所述无纺布隔膜层表面的有机-无机复合层；有机-无机复合层包含有机黏结剂、氮化铝、无机纳米纤维和有机溶剂配方组分；其中，有机黏结剂的质量占所述有机黏结剂与有机溶剂总质量的1%～50%，氮化铝、无机纳米纤维的质量分别占所述有机黏结剂、氮化铝、无机纳米纤维和有机溶剂总质量1%～49%，氮化铝与无机纳米纤维的质量之和占所述有机黏结剂、氮化铝、无机纳米纤维和有机溶剂总质量30%～50%。上述电化学电源复合隔膜导热性能和机械强度，提高复合隔膜的安全性能。其制备方法工艺简单、生产效率，适于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

[0001 ] 本专利技术属于电化学电源
，具体涉及一种。
技术介绍
随着人类生产力的发展，越来越多的汽车行驶在城市、乡村的大街小巷中。汽车的普及给人们的生活带来了极大的便利。然而，伴随而来的问题也越来越严重。石油等不可再生能源的消耗不断加速，汽车尾气的排放给环境造成的影响也不断扩大。目前，人们为了解决这些问题提出发展电动汽车，以期取代传统汽车。而关键在于是否有能量密度、功率密度足够大，循环寿命足够长、安全可靠的动力电池取代内燃机。其中，电源的安全性是重中之重。对于电化学电源(电源锂离子电池和超级电容器)，一个重要的安全隐患就是因为过充或过放或短路导致电源内部的温度急剧升高从而导致燃烧或者爆炸。若电源本身具有良好的导热性，能够快速的将热散发出去，就能有效的降低这种安全隐患。目前，在电化学电源如锂离子电池普遍采用的隔膜为多孔聚烯烃隔膜。由于多孔聚烯烃隔膜是聚合物，其导热性很差，不能将充放电过程中产生的热及时导出，会导致电源中温度急剧升高。又由于多孔聚烯烃隔膜是聚合物，其本身耐热性差，当温度接近隔膜熔点(聚乙烯隔膜130°C、聚丙烯隔膜160°C)时，这种隔膜就会发生收缩甚至破裂，从而使电源内部有可能发生正负之间直接接触而短路，引发电池安全性隐患，如燃烧、爆炸等现象。因此，为提高电源的安全性能，使其满足作为动力电源的要求，如何开发出一种导热性能好，热稳定性高的隔膜是急需克服的一技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种导热性能好，热稳定性高的电化学电源复合隔膜。本专利技术的另一目的在于提供一种工艺简单、成本低的电化学电源复合隔膜制备方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下:一种电化学电源复合隔膜，包括无纺布隔膜层和结合在所述无纺布隔膜层表面的有机-无机复合层；所述有机-无机复合层包含有机黏结剂、氮化铝、无机纳米纤维和有机溶剂配方组分；其中，所述有机黏结剂的质量占所述有机黏结剂与有机溶剂总质量的1%?50%，所述氮化铝、无机纳米纤维的质量分别占所述有机黏结剂、氮化铝、无机纳米纤维和有机溶剂总质量1%?49%，所述氮化铝与无机纳米纤维的质量之和占所述有机黏结剂、氮化铝、无机纳米纤维和有机溶剂总质量30%?50%。以及，一种电化学电源复合隔膜的制备方法，包括如下步骤:将有机黏结剂、氮化铝、无机纳米纤维和有机溶剂组分进行混合，配制成有机-无机悬浮液；其中，所述有机黏结剂的质量占所述有机黏结剂与有机溶剂总质量的1%?50%，所述氮化铝、无机纳米纤维的质量分别占所述有机黏结剂、氮化铝、无机纳米纤维和有机溶剂总质量1%?49%，所述氮化铝与无机纳米纤维的质量之和占所述有机黏结剂、氮化铝、无机纳米纤维和有机溶剂总质量30%?50% ；将所述有机-无机悬浮液涂覆在无纺布隔膜表面，并在无氧的条件下干燥，得到所述电化学电源复合隔膜。上述电化学电源复合隔膜采用无纺布隔膜层为基体，有效增强了该电化学电源复合隔膜的强度、柔性，提高了其耐热性，有效防止了其因受热发生收缩或破裂的现象发生。有机-无机复合层含有具有优异导热性能的氮化铝，能将电源在充放电过程中产生的热快速及时导出，从而提高了电化学电源复合隔膜的导热性能，使得该电化学电源复合隔膜具有高的热稳定性能，从而有效避免了现有隔膜因受热收缩甚至破裂，导致电源内部有可能发生正负之间直接接触而短路，引发电池安全性隐患的发生。有机-无机复合层含有的无机纳米纤维能有效的提高该电化学电源复合隔膜的机械强度。另外，有机-无机复合层通过其的配方组分之间以及与无纺布隔膜层之间的协同作用，能使得有机-无机复合层能与无纺布隔膜层紧密结合，增强了电化学电源复合隔膜的导热性能和机械强度，防止有机-无机复合层的脱落，提高了复合隔膜的安全性，延长了电化学电源复合隔膜的使用寿命O上述电化学电源复合隔膜制备方法将有机-无机复合层浆料直接涂覆在无纺布隔膜层为基体表面，干燥即可，工艺简单，条件易控，对设备要求低，生产效率，生产成本低，适于工业化生产。【附图说明】下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中:图1为本专利技术实施例电化学电源复合隔膜的一种结构示意图；图2为本专利技术实施例电化学电源复合隔膜制备方法的工艺流程图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实例提供一种破膜温度和强度高、重量轻的电化学电源复合隔膜，其结构如图1所示。在图1中，该电化学电源复合隔膜包括无纺布隔膜层I和结合在无纺布隔膜层I双面的有机-无机复合层2。该有机-无机复合层2包含有机黏结剂、氮化铝、无机纳米纤维和有机溶剂配方组分；其中，有机黏结剂的质量占所述有机黏结剂与有机溶剂总质量的1%?50%，氮化铝、无机纳米纤维的质量分别占所述有机黏结剂、氮化铝、无机纳米纤维和有机溶剂总质量1%?49%，氮化铝与无机纳米纤维的质量之和占所述有机黏结剂、氮化铝、无机纳米纤维和有机溶剂总质量30%?50%。另外，专利技术人在研究中发现，该实施例中的有机-无机复合层2的厚度对电化学电源复合隔膜的散热性有着显著的影响。当其厚度过低时，会导致该复合隔膜的导热率下降和破膜温度降低，不能更好的将电源工作中所产生的热量导出，虽然该电化学电源复合隔膜相对现有的隔膜相比具有良好的散热率和相对较高的破膜温度，但是均不能达到最佳状态。如果该有机-无机复合层2厚度过大，虽然该复合隔膜导热率优异和破膜温度升高，但是会增加电荷如锂离子在复合隔膜中传递路径的延长，从而影响了电源的充放性能，同时还会降低电化学电源的能量密度。因此在优选实施例中，该有机-无机复合层2的厚度为5?45微米，更有选为5?10微米。该优选厚度能有效的平衡该复合隔膜的导热率优异和破膜温度与电源的充放性能，使得该电化学电源安全性和充放性能更好。该电化学电源隔膜的厚度优选为10?50微米。具体地，上述的无纺布隔膜层I优选为PET无纺布隔膜层或PAN无纺布隔膜层，其厚度优选为5?50微米。该优选的无纺布隔膜层I具有较高的强度、柔性和耐热性。[0021 ] 在上述有机-无机复合层2的配方组分中，有机黏结剂优选为聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯(PVDF)、改性丁苯橡胶(SBR)、氟化橡胶、聚氨酯中的至少一种。该有机黏结剂能将该配方组分中的氮化铝组分均匀分散在有机溶剂中，并将氮化铝和无机纳米纤维牢固的粘结在无纺布隔膜层I的表面，以提高有机-无机复合层2与无纺布隔膜层I的结合强度，增强了电化学电源复合隔膜的机械强度，防止有机-无机复合层2的脱落，延长了电化学电源复合隔膜的使用寿命。上述有机溶剂优选为有机溶剂为乙醚、戊烷、二氯甲烷、二硫化碳、丙酮、氯仿、甲醇、己烷、三氟代乙酸、1，1，1-三氯乙烷、四氯化碳中的至少一种。该优选的有机溶剂能有效的溶解上述有机黏结剂组分。上述配方组分中氮化铝具有优异的导热性能，从而赋予本专利技术实施例电化学电源复合隔膜具有优异的散热性能。同时，在该氮化铝、无极纳米纤维与无纺布隔膜层I的协同作用下，增强了无纺布隔膜层I的耐热性和强度，从而提高了电化学电源复合隔膜的安全性能。另外，专利技术人在研究中还发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学电源复合隔膜，其特征在于：包括无纺布隔膜层和结合在所述无纺布隔膜层表面的有机?无机复合层；所述有机?无机复合层包含有机黏结剂、氮化铝、无机纳米纤维和有机溶剂配方组分；其中，所述有机黏结剂的质量占所述有机黏结剂与有机溶剂总质量的1%～50%，所述氮化铝、无机纳米纤维的质量分别占所述有机黏结剂、氮化铝、无机纳米纤维和有机溶剂总质量1%～49%，所述氮化铝与无机纳米纤维的质量之和占所述有机黏结剂、氮化铝、无机纳米纤维和有机溶剂总质量30%～50%。

【技术特征摘要】
1.一种电化学电源复合隔膜，其特征在于:包括无纺布隔膜层和结合在所述无纺布隔膜层表面的有机-无机复合层；所述有机-无机复合层包含有机黏结剂、氮化铝、无机纳米纤维和有机溶剂配方组分；其中，所述有机黏结剂的质量占所述有机黏结剂与有机溶剂总质量的1%?50%，所述氮化铝、无机纳米纤维的质量分别占所述有机黏结剂、氮化铝、无机纳米纤维和有机溶剂总质量1%?49%，所述氮化铝与无机纳米纤维的质量之和占所述有机黏结剂、氮化铝、无机纳米纤维和有机溶剂总质量30%?50%。2.如权利要求1所述的电化学电源复合隔膜，其特征在于:所述有机-无机复合层的厚度为5?45微米。3.如权利要求1或2所述的电化学电源复合隔膜，其特征在于:所述氮化铝为平均粒径是3?IOOOnm。4.如权利要求1或2所述的电化学电源复合隔膜，其特征在于:所述无机纳米纤维为纤维长度是0.1?I μ m、直径是3?IOOnm的玻璃纤维、陶瓷纤维中的一种或两种。5.如权利要求1或2所述的电化学电源复合隔膜，其特征在于:所述有机黏结剂为聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、改性丁苯橡胶、氟化橡胶、聚氨酯中的至少一种。6.如权利要求1或2所述的电化学电源复合隔膜，其特征在于:所述有机溶剂为乙醚、戊烷、二氯甲烷、二硫...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明杰，袁贤阳，王要兵，
申请(专利权)人：海洋王照明科技股份有限公司，深圳市海洋王照明技术有限公司，
类型：发明
国别省市：