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聚烯烃隔膜层和结合在所述聚烯烃隔膜层表面的有机-无机复合层；所述有机-无机复合层包含有机黏结剂、空心无机粉体、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％，所述空心无机粉体、无机纳米纤维的质量分别占所述有机黏结剂、空心无机粉体、无机纳米纤维和有机溶剂总质量0.5%～25%。上述电化学电源复合隔膜有效提高了破膜温度、散热性能和强度以及降低了其重量，从而延长电化学电源安全性能和循环使用寿命以及提高了电化学电源能量密度。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。当前，针对该多孔聚烯烃隔膜存在的如上述导热性、耐热性差的不足进行了一些 探索和研究，并取得了一定的成果，如在多孔聚烯烃隔膜表面贴合涂层。但是该类的涂层由 于增加了多孔聚烯烃隔膜的重量，导致电源的能量密度降低，降低了电源的比能量，从而限 制了该电源的应用。【
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，提供一种破膜温度和强度高、重量 轻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，包括聚烯烃隔膜层和结合在所述聚烯烃隔膜层表面的 有机-无机复合层；所述有机-无机复合层包含有机黏结剂、空心无机粉体、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%，所述空心无机粉体、无机纳米纤维的质量分别占所述有机黏结剂、空心无机粉 体、无机纳米纤维和有机溶剂总质量0.5%?25%。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、空心无机粉体、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%，所述空心无机粉体、无机纳米纤维的质量分别占所述有机黏结剂、空心无机粉体、无机纳米纤维和有机溶剂总质量0.5%?25% ；将所述有机-无机悬浮液涂覆在聚烯烃隔膜表面，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有机-无机复合层与聚烯烃隔膜层结合，有效提高了聚烯烃隔膜破膜温度。同时，在有机-无机复合层中含有具有优异导热性能的空心无机粉体，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散热性能，保持电源在工作过程中的温度恒定，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。另外，由于有机-无机复合层含有的无机粉体是空心的，则有效地降低了该电化学电源复合隔膜的重量，从而有效的提高了电化学电源的能量密度。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。因此，在本专利技术电化学电源复合隔膜中，有机-无机复合层通过其的配方组分之间以及与聚烯烃隔膜层之间的协同作用，能使得有机-无机复合层能与聚烯烃隔膜层紧密结合，增强了电化学电源复合隔膜的破膜温度、散热性能和强度以及降低了其重量，延长了电化学电源复合隔膜的使用寿命，从而提高了电化学电源安全性能和延长了其循环使用寿命以及提高了电化学电源能量密度。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聚烯烃隔膜层为基体表面，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聚烯烃隔膜层I和结合在聚烯烃隔膜层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、空心无机粉体、无机纳米纤维和有机溶剂配方组分；其中，该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%，该空心无机粉体、无机纳米纤维的质量分别占所述有机黏结剂、空心无机粉体、无机纳米纤维和有机溶剂总质量0.5%?25%。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。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，上述的聚烯烃隔膜层I优选为聚丙烯隔膜或聚乙烯隔膜。当然，还可以选用本领域其他常用的隔膜，其厚度优选为5?40微米。[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无机粉体组分均匀分散在有机溶剂中，并将空心无机粉体和无机纳米纤维牢固的粘结在聚烯烃隔膜层I的表面，以提高有机-无机复合层2与聚烯烃隔膜层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，从而延长了电化学电源安全性能和循环使用寿命。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。上述配方组分中的空心无机粉体优选为平均粒径是3?IOOOnm的空心氧化铝、空心氧化硅、空心氮化铝。该优选的空心无机粉体具有优异的导热性能，且该空心无机粉体在有机-无机复合层2中构成骨架，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：包括聚烯烃隔膜层和结合在所述聚烯烃隔膜层表面的有机?无机复合层；所述有机?无机复合层包含有机黏结剂、空心无机粉体、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%，所述空心无机粉体、无机纳米纤维的质量分别占所述有机黏结剂、空心无机粉体、无机纳米纤维和有机溶剂总质量0.5%～25%。

【技术特征摘要】
1.一种电化学电源复合隔膜，其特征在于:包括聚烯烃隔膜层和结合在所述聚烯烃隔膜层表面的有机-无机复合层；所述有机-无机复合层包含有机黏结剂、空心无机粉体、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%，所述空心无机粉体、无机纳米纤维的质量分别占所述有机黏结剂、空心无机粉体、无机纳米纤维和有机溶剂总质量0.5%?25%。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:所述空心无机粉体为平均粒径是3?IOOOnm空心氧化铝、空心氧化硅或空心氮化铝。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 y m、直径是3?IOOnm的玻璃纤维和/或陶瓷纤维。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、氟化橡胶或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...

【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：