一種鋰電池隔膜的制備方法技術

本發明專利技術提供了一種鋰電池隔膜的制備方法，包括：將前驅體化合物、結構導向劑和鹽酸加入第一混合溶液中，攪拌，醇解反應后得到溶膠；將所述溶膠涂布至多孔膜表面，清洗，熱風烘干后得到鋰電池隔膜。本發明專利技術以多孔膜為基膜，以正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、四氯化硅、四氯化鈦和鈦酸正丁酯為前驅體，以嵌段共聚物為結構導向劑，在多孔膜孔間涂布耐高溫的無機化合物，有效地提高隔膜的耐熱性。第二，孔間涂覆隔膜對電解液的浸潤性明顯提高，吸液保液性能得到很大改善、第三，利用孔間涂覆的方法制備的鋰電池隔膜的厚度和重量增加較少，有利于提高電池的體積比能量。實驗結果表明，本發明專利技術制備的鋰電池隔膜具有良好的耐熱性能及對電解液的浸潤性，厚度較小。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及鋰離子電池
，尤其涉及一種鋰電池隔膜的制備方法。
技術介紹
隨著信息技術的發展，我們對移動電源的需求也快速增長，同時，與傳統電池相比，需求的方向也發生了轉變：能量高、體積小、重量輕、安全性能高，已經成為了移動電源發展的新方向。鋰離子電池由于其能量密度高、循環壽命長、安全無公害、快速沖放電的性能，成為了眾多便攜電子設備和電動汽車的首選。鋰離子電池包括電極、電解質、電池隔膜等，其中兩個電極之間的隔膜起到了很重要的作用，它不僅要起到分隔兩極，使電池不至于內部短路的作用，還要起到透過離子的作用，一定的孔隙率能夠保證電池隔膜在具有良好透過率的前提下，還能保證良好的機械性能。目前，商品化的鋰電池隔膜以聚烯烴(PP、PE)單層薄膜或者多層薄膜為主。聚烯烴材料具有較高的強度和較好的化學穩定性，而且作為一種熱塑性材料，多孔聚烯烴在高于玻璃化溫度的條件下具有收縮孔隙的自閉合功能，阻抗明顯上升，通過電池的電流受到限制，可在一定程度上防止由于過熱而引起的爆炸等現象，是一種相對可靠的鋰電池隔膜材料。但是，聚烯烴基隔膜的熔點一般在180℃以下，高溫下變形嚴重。當電池溫度在外部或者內部因素作用下升高，隔膜會發生變形收縮，很可能造成電池短路，導致事故的發生。尤其大功率放電的動力電池，使用過程中電池內部溫度較高，這就要求隔膜具有更好的熱安全性。為了解決上述問題，中國專利CN1969407A、CN102306726A和美國專利US2013/0183570A1提出用PVDF-HFP作為膠黏劑和Al2O3、BaTiO3等無機填料配成漿料涂覆在聚烯烴隔膜上，一定程度上提高了隔膜的耐熱性和吸收保持電解液的能力。中國專利CN101689624A公開了一種以聚烯烴隔膜為支撐層，在上面涂覆一層含耐熱性聚酰亞胺樹脂和金屬氫氧化物的復合隔膜。中國專利CN103000848A公開了一種含水性膠黏劑、無機粉體和其他水性助劑的涂覆層的復合隔膜，提高聚烯烴隔膜的耐熱性。以上幾種方式盡管一定程度上提高隔膜的耐熱性能及與電解液的浸潤性，但是大大增加了隔膜的重量和厚度，從而降低了電池的體積比能量。
技術實現思路
本專利技術解決的技術問題在于提供一種鋰電池隔膜的制備方法，制備的鋰電池隔膜具有良好的耐熱性能及對電解液的浸潤性，厚度較小。有鑒于此，本專利技術提供了一種鋰電池隔膜的制備方法，包括以下步驟：將前驅體化合物、結構導向劑和鹽酸加入第一混合溶液中，攪拌，醇解反應后得到溶膠，所述第一混合溶液包括乙醇和水，所述前驅體化合物選自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、四氯化硅、四氯化鈦和鈦酸正丁酯中的一種或幾種，所述結構導向劑為嵌段共聚物；將所述溶膠涂布至多孔膜表面，清洗，熱風烘干后的鋰電池隔膜。優選的，所述結構導向劑為F127和/或P123。優選的，所述F127的重均分子量為8000～15000g/mol。優選的，所述P123的重均分子量為4000～8000g/mol。優選的，所述前驅體化合物、結構導向劑、乙醇和水的比例為110-440ml：126-378g：1150-1200ml：360-900ml。優選的，醇解反應的溫度為20～80℃，醇解反應的時間為1～12小時。優選的，所述多孔膜為聚乙烯多孔薄膜、聚丙烯多孔薄膜或聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯復合多孔薄膜。優選的，所述多孔膜的厚度為5～40μm，孔隙率為30～80％，平均孔徑為0.01～10μm。優選的，所述涂布的速度為0.2～15m/min，熱風溫度為50～100℃。優選的，還包括多孔膜的預處理：將超高分子量聚乙烯與線性低密度聚乙烯混合，置于溶劑中，加熱攪拌溶解，得到第二混合溶液；將所述第二混合溶液涂覆在多孔膜的表面。本專利技術提供一種鋰電池隔膜的制備方法，包括：將前驅體化合物、結構導向劑和鹽酸加入第一混合溶液中，攪拌，醇解反應后得到溶膠；將所述溶膠涂布至多孔膜表面，清洗，熱風烘干后的鋰電池隔膜。與現有技術相比，本專利技術以多孔膜為基膜，以正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、四氯化硅、四氯化鈦和鈦酸正丁酯為前驅體，以嵌段共聚物為結構導向劑，在多孔膜孔間涂布耐高溫的無機化合物，有效地提高隔膜的耐熱性。第二，孔間涂覆隔膜對電解液的浸潤性明顯提高，吸液保液性能得到很大改善、第三，利用孔間涂覆的方法制備的鋰電池隔膜的厚度和重量增加較少，有利于提高電池的體積比能量。實驗結果表明，本專利技術制備的鋰電池隔膜具有良好的耐熱性能及對電解液的浸潤性，厚度較小。附圖說明圖1為本專利技術實施例1制備的涂覆隔膜SEM圖；圖2為本專利技術實施例1和對比例1制備的隔膜的電解液保持率曲線。具體實施方式為了進一步理解本專利技術，下面結合實施例對本專利技術優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本專利技術的特征和優點，而不是對本專利技術權利要求的限制。本專利技術實施例公開了一種鋰電池隔膜的制備方法，包括以下步驟：將前驅體化合物、結構導向劑和鹽酸加入第一混合溶液中，攪拌，醇解反應后得到溶膠，所述第一混合溶液包括乙醇和水，所述前驅體化合物選自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、四氯化硅、四氯化鈦和鈦酸正丁酯中的一種或幾種，所述結構導向劑為嵌段共聚物；將所述溶膠涂布至多孔膜表面，清洗，熱風烘干后的鋰電池隔膜。本專利技術以多孔膜為基膜，以正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、四氯化硅、四氯化鈦和鈦酸正丁酯為前驅體，以嵌段共聚物為結構導向劑，在多孔膜孔間涂布耐高溫的無機化合物，形成了由基膜和孔間的耐高溫無機涂層組成的涂覆隔膜，提高了隔膜的耐熱性能及對電解液的浸潤性；涂覆后隔膜的重量和厚度增加較少，有利于提高電池的體積能量密度。作為優選方案，所述結構導向劑優選為F127和/或P123。所述F127的重均分子量優選為8000～15000g/mol，更優選為11500g/mol。所述P123的重均分子量為4000～8000g/mol，更優選為5800g/mol。所述F127和P123均為乙氧基-丙氧基形成的兩性三嵌段聚合物，但是嵌段組成不同。P123的分子式為EO20PO70EO20，F127的分子式為EO106PO70EO106，其中EO表示乙氧基，PO表示丙氧基。作為兩性三嵌段聚合物，F127和P123在水中加入一定量以后可以形成膠束。由于EO嵌段的親水性強于PO嵌段，所以在水中形成膠束以PO為內核，EO為殼層。本專利技術將前驅體化合物、結構導向劑和鹽酸加入第一混合溶液中進行醇解反應，得到溶膠。所述前驅體化合物、結構導向劑、乙醇和水的比例優選為110-440ml：126-378g：1150-1200ml：360-900ml，更優選為220-440ml：126-300g：1150-1200ml：360-900ml。醇解反應的溫度優選為20～80℃，更優選為60℃；醇解反應的時間優選為1～12小時，更優選為2小時。其中，醇解反應的溫度過高或過低，均導致醇解反應不能順利進行。得到溶膠后，將所述溶膠涂布至多孔膜表面。所述多孔膜優選為聚乙烯多孔薄膜、聚丙烯多孔薄膜或聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯復合多孔薄膜。所述多孔膜的厚度優選為5～40μm，更優選為5～25μm；孔隙率優選為30～80％，更優選為40～80％；平均孔徑優選為0.01～10μm，更優選為0.01～1μm。本專利技術采用的多孔膜的孔隙率和孔徑的大小，在一定本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋰電池隔膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將前驅體化合物、結構導向劑和鹽酸加入第一混合溶液中，攪拌，醇解反應后得到溶膠，所述第一混合溶液包括乙醇和水，所述前驅體化合物選自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、四氯化硅、四氯化鈦和鈦酸正丁酯中的一種或幾種，所述結構導向劑為嵌段共聚物；將所述溶膠涂布至多孔膜表面，清洗，熱風烘干后得到鋰電池隔膜。

【技術特征摘要】
1.一種鋰電池隔膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將前驅體化合物、結構導向劑和鹽酸加入第一混合溶液中，攪拌，醇解反應后得到溶膠，所述第一混合溶液包括乙醇和水，所述前驅體化合物選自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、四氯化硅、四氯化鈦和鈦酸正丁酯中的一種或幾種，所述結構導向劑為嵌段共聚物；將所述溶膠涂布至多孔膜表面，清洗，熱風烘干后得到鋰電池隔膜。2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述結構導向劑為F127和/或P123。3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述F127的重均分子量為8000～15000g/mol。4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述P123的重均分子量為4000～8000g/mol。5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述前驅體化合物、結構導向劑、乙醇和水的比例為110-440ml：126-378g...

【專利技術屬性】
技術研發人員：譚斌，陳秀峰，
申請(專利權)人：深圳市星源材質科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44