【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及鋰離子電池領(lǐng)域，具體涉及一種多孔氧化鋁薄膜復合固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池隔膜及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、鋰電池的燃燒甚至爆炸的根本原因是電池內(nèi)部熱失控制造成的，其中正負極片的短路是常見的問題，所以隔離膜在其中具有重要的隔離作用。隔離膜在鋰電池中具有隔離電子、導通離子的作用，在隔離膜上涂上一層陶瓷層，當電池中有異物造成隔離膜破損時，短路點在高溫度下不會因發(fā)熱而擴大熔化，不會造成電極之間大面積短路，進而引起電池的燃燒甚至爆炸。隨著貯能、電動汽車和電腦等用電器對鋰離子電池的要求不斷提高，鋰離子充電電池單只容量和體積能量密度的不斷提高，內(nèi)部蓄積的能量越來越大，內(nèi)部短路的危險性也在隨之增大。當電池內(nèi)部短路時，在高溫下，陶瓷隔離膜的陶瓷層可以保持隔離膜完整的骨架結(jié)構(gòu)，不因隔離膜基材熔化而失去分隔正負極片的作用，從而不會產(chǎn)生正負極片大面積短路。常見陶瓷隔離膜是在用干法或濕法工藝制造的單層或多層pp、pe、pp/pe?復合隔離膜上涂覆陶瓷層，提高電池的安全性能，但在使用過程中常出現(xiàn)陶瓷層粘接不牢、吸液速度不夠快等現(xiàn)象。有的陶瓷隔離膜在陶瓷層和隔離膜基材層之間加入高分子層，雖然保液性能有提高，但電池的離子通道有影響，且存在陶瓷層的厚度不夠，安全性能不高等問題。最根本的是，這些有機高分子基膜熔點不高，即使涂覆陶瓷后，面對電池內(nèi)部可能產(chǎn)生的瞬時高溫也不能有效防止正負短路。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種多孔氧化鋁薄膜復合固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池隔膜及其制備方法，以提高鋰離子電池
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：
3、第一方面，本專利技術(shù)提供了一種鋰離子電池隔膜，所述隔膜包括多孔氧化鋁薄膜，所述多孔氧化鋁薄膜具有直通孔，所述直通孔內(nèi)填充有固態(tài)電解質(zhì)顆粒。
4、其中，所述多孔氧化鋁薄膜的厚度在1-10μm之間。
5、其中，所述直通孔為對稱直通孔或者非對稱直通孔，孔徑在100nm-1μm之間，孔隙率在30%-80%之間。
6、其中，所述固態(tài)電解質(zhì)顆粒的粒徑為50-500nm，顆粒形狀為不規(guī)則多邊形。
7、其中，所述固態(tài)電解質(zhì)顆粒在多孔氧化鋁薄膜孔結(jié)構(gòu)中的填充比例為50%-90%。
8、固態(tài)電解質(zhì)包括但不限于氧化物固體電解質(zhì)、硫化物固態(tài)電解質(zhì)、鹵化物固態(tài)電解質(zhì)等。其中，氧化物固體電解質(zhì)選自perovskite(鈣鈦礦)型的li3xla(2/3)-x(1/3)-2xtio3(0<x<0.16（llto)、nasicon?(na?superionic?conductor，鈉超離子導體)型的li1+xalxti2-x(po4)3(latp)和?li1+xalxge2-x(po4)3(lagp)，以及garnet（石榴石）型的li7la3zr2o12(llzo)中的一種或幾種。
9、第二方面，本專利技術(shù)提供了一種鋰離子電池隔膜的制備方法，包括：
10、步驟1，通過陽極氧化的方法制備具有直通孔的多孔氧化鋁薄膜；
11、步驟2，將固態(tài)電解質(zhì)粉體與分散劑、粘結(jié)劑和溶劑進行攪拌分散，制得固態(tài)電解質(zhì)分散漿料；
12、步驟3，將多孔氧化鋁薄膜浸沒在固態(tài)電解質(zhì)分散漿料中，使分散漿料填充在多孔氧化鋁薄膜的直通孔中，將填充有分散漿料的多孔氧化鋁薄膜烘干，得到鋰離子電池隔膜。
13、進一步地，所述多孔氧化鋁薄膜的制備步驟包括：
14、將鋁箔在惰性氣體保護下依次進行退火、除油、拋光處理，得到拋光處理后的鋁箔；
15、將拋光處理后的鋁箔作為陽極、鉛板作為對陰極，在改性草酸電解液中進行第一次陽極氧化，得到第一多孔陽極氧化鋁；
16、將第一多孔陽極氧化鋁在改性磷酸電解液中進行第二次陽極氧化，得到第二多孔陽極氧化鋁；
17、將第二多孔陽極氧化鋁依次在鉻酸和磷酸混合液、hcl溶液和cucl2的混合溶液中浸泡，除去氧化層和多余鋁基材，制備得到具有直通孔的多孔氧化鋁薄膜。
18、進一步地，所述固態(tài)電解質(zhì)分散漿料的制備步驟包括：
19、將固態(tài)電解質(zhì)粉體、分散劑和溶劑進行第一次攪拌分散，得到預分散液；
20、向預分散液中加入粘結(jié)劑進行第二次攪拌分散，過濾，得到固態(tài)電解質(zhì)分散漿料。
21、更具體的，本專利技術(shù)提供了一種鋰離子電池隔膜的制備方法，包括：
22、一、多孔氧化鋁薄膜的制備：
23、（1）將鋁箔在惰性氣體保護下，300-550℃恒溫退火處理2-6h，消除鋁箔表面和內(nèi)部的機械應力；將退火后的鋁箔先在除油液中超聲清洗，去除鋁箔表面的油脂及污垢，使用去離子水清洗超聲處理后的鋁箔，然后進行電化學拋光處理，消除鋁箔在生產(chǎn)和運輸過程中留下的表面劃痕，得到光亮平整的表面，從而得到拋光處理后的鋁箔；
24、（2）將步驟（1）處理后的鋁箔作為陽極、鉛板作為對陰極，陰陽極表面積控制在2.5-4:1，進行第一次陽極氧化，具體為：采用40-50v直流恒壓在改性的草酸電解液中進行預陽極氧化5-10min，然后升高電壓至100-120v進行硬質(zhì)陽極氧化，硬質(zhì)陽極氧化的時間為10-40min，陽極氧化的溫度為5-12℃，得到第一多孔陽極氧化鋁；
25、（3）將步驟（2）所得第一多孔陽極氧化鋁清洗，然后在改性磷酸電解液中進行第二次陽極氧化，氧化溫度為0-10℃，電壓為100-120v，時間為3-10h，得到第二多孔陽極氧化鋁；
26、（4）將步驟（3）所得第二多孔陽極氧化鋁，在60-80℃條件下，先在鉻酸和磷酸混合液中浸泡30-60min，以除去多孔陽極氧化鋁的氧化層；再在hcl溶液和cucl2的混合溶液中浸泡30-60min，溶解多余鋁基材，得到具備直通孔的氧化鋁薄膜?。
27、步驟（1）中鋁箔純度為99.99wt%；惰性氣體為氮氣。
28、步驟（1）中除油液為體積比為1-2:?2-3:1的無水乙醇、二氯甲烷和丙酮混合液。
29、步驟（1）中除油液中超聲清洗時間為5-15min。
30、步驟（1）中電化學拋光工藝為：將去離子水、98wt%硫酸、85wt%磷酸和乙二醇按照3-6:1-2:3-4:2-3的體積比混合配制成電化學拋光液，采用恒流電化學拋光，外加機械攪拌，拋光的電流密度為20-25a/dm2，溫度為85-95℃，時間為10-15min。
31、步驟（2）中改性草酸電解液使用的溶劑為水和有機醇的混合溶劑，草酸的濃度為0.3-0.5mol/l，水與有機醇的體積比為2-4:1。
32、步驟（2）中升壓速率為0.5-0.9v/s。
33、步驟（3）中改性磷酸電解液使用的溶劑為水和有機醇的混合溶劑?，磷酸的濃度為1-5wt%，水與有機醇的體積比為2-4:1。
34、其中，有機醇為甲醇、乙醇、乙二醇中的一種。
35、步驟（4）中，鉻酸和磷酸混合液中，鉻酸濃度為1.8-2本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種鋰離子電池隔膜，其特征在于，所述隔膜包括多孔氧化鋁薄膜，所述多孔氧化鋁薄膜具有直通孔，所述直通孔內(nèi)填充有固態(tài)電解質(zhì)顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池隔膜，其特征在于，所述直通孔為對稱直通孔或者非對稱直通孔，孔徑在100nm-1μm之間，孔隙率在30%-80%之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池隔膜，其特征在于，所述固態(tài)電解質(zhì)顆粒的粒徑為50-500nm，顆粒形狀為不規(guī)則多邊形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池隔膜，其特征在于，所述固態(tài)電解質(zhì)顆粒在多孔氧化鋁薄膜孔結(jié)構(gòu)中的填充比例為50%-90%。
5.一種鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于，所述多孔氧化鋁薄膜的制備步驟包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于，所述固態(tài)電解質(zhì)分散漿料的制備步驟包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于，所述固態(tài)電解質(zhì)分散漿料中固態(tài)電解質(zhì)粉體、粘結(jié)劑和分散劑的重量百分比
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于，第一次攪拌分散時間為2.5h，第二次攪拌分散時間為2h，分散溫度為20-40℃。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于，多孔氧化鋁薄膜在固態(tài)電解質(zhì)分散漿料中的浸泡時間為1?-10min，填充有分散漿料的多孔氧化鋁薄膜的烘干時間為5-20min。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種鋰離子電池隔膜，其特征在于，所述隔膜包括多孔氧化鋁薄膜，所述多孔氧化鋁薄膜具有直通孔，所述直通孔內(nèi)填充有固態(tài)電解質(zhì)顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池隔膜，其特征在于，所述直通孔為對稱直通孔或者非對稱直通孔，孔徑在100nm-1μm之間，孔隙率在30%-80%之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池隔膜，其特征在于，所述固態(tài)電解質(zhì)顆粒的粒徑為50-500nm，顆粒形狀為不規(guī)則多邊形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池隔膜，其特征在于，所述固態(tài)電解質(zhì)顆粒在多孔氧化鋁薄膜孔結(jié)構(gòu)中的填充比例為50%-90%。
5.一種鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于，所述多孔氧化...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周保福，徐立洋，
申請(專利權(quán))人：合肥國軒高科動力能源有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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