【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及鋰電池，尤其涉及一種鋰電池用涂層隔膜及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、鋰離子電池技術(shù)正以驚人的速度蓬勃發(fā)展中，以其高容量、高壽命、無記憶等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)成為電子產(chǎn)品應(yīng)用最為廣泛的能源器件之一，甚至有望成為純電動汽車(ev)和混合動力電動汽車(hev)等其他大功率器械的主要動力能源。隔膜作為鋰離子電池的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣制約著電池倍率性能、循環(huán)壽命和基本電性能，這也一直是限制鋰離子電池進(jìn)一步突破的瓶頸。
2、瓶頸之一，包括電解質(zhì)-隔膜界面的退化問題，電解質(zhì)-隔膜界面的退化會影響電池的完整性和壽命，進(jìn)一步使鋰金屬電池的可靠應(yīng)用復(fù)雜化。
3、聚烯烴材料隔膜其電化學(xué)穩(wěn)定性好、機(jī)械性能優(yōu)異、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)一直以來占據(jù)著工業(yè)上鋰離子電池隔膜行業(yè)的市場主體。但是由于聚烯烴材料在結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)疏水性，形貌上表現(xiàn)孔隙率低，導(dǎo)致鋰離子電池電化學(xué)性能低下，材料的孔隙率較低會導(dǎo)致較低的離子電導(dǎo)率，嚴(yán)重限制電池的大倍率性能，難以滿足電池需要大電流快速充放電的要求；工藝上聚烯烴材料隔膜經(jīng)拉伸取向而來在高溫下分子鏈發(fā)生解取向造成收縮不均勻，加之材料上本身耐熱性能差，影響了鋰離子電池的高溫安全性能。因此，目前聚烯烴材料隔膜存在著嚴(yán)重的電解質(zhì)-隔膜界面的退化問題。
4、為了解決這些問題，研究人員主要采用對聚烯烴隔膜進(jìn)行改性處理，其中包括表面涂層和化學(xué)接枝。通過化學(xué)接枝的方法使得聚合物表面性質(zhì)、相容性、機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性等方面的改善，提高其作為隔膜的性能。但化學(xué)接枝方法往往制造工藝復(fù)雜，制造成本高，難以大規(guī)模生產(chǎn)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供了一種鋰電池用涂層隔膜及其制備方法。本專利技術(shù)提供的涂層隔膜，通過結(jié)合latp固態(tài)電解質(zhì)界面層以及包含丁腈橡膠、聚氨酯、馬來酸酐的粘結(jié)層，形成了一體化膜層，從而使涂層隔膜親水性及耐熱性提高，解決了傳統(tǒng)聚烯烴隔膜電化學(xué)性能低的缺陷，使得涂層隔膜展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能和長久的電化學(xué)循環(huán)性。
2、本專利技術(shù)的具體技術(shù)方案為：
3、第一方面，本專利技術(shù)提供了一種鋰電池用涂層隔膜，其包括基膜和設(shè)于基膜上的界面層，所述基膜與所述界面層通過粘結(jié)層連接，所述界面層與所述粘結(jié)層形成一體化膜層；其中：
4、所述基膜為聚烯烴；
5、所述界面層包括latp固態(tài)電解質(zhì)；
6、所述粘結(jié)層包括丁腈橡膠、聚氨酯、馬來酸酐。
7、本專利技術(shù)提供的涂層隔膜，通過結(jié)合latp固態(tài)電解質(zhì)界面層以及包含丁腈橡膠、聚氨酯、馬來酸酐的粘結(jié)層，形成了一體化膜層，從而使涂層隔膜親水性及耐熱性提高，解決了傳統(tǒng)聚烯烴隔膜電化學(xué)性能低的缺陷，使得涂層隔膜展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能和長久的電化學(xué)循環(huán)性。
8、本專利技術(shù)涂層隔膜中，latp固態(tài)電解質(zhì)作為界面層材料，有助于減少傳統(tǒng)液態(tài)電解液中的溶劑和添加劑，提升電池的能量密度，從而增強(qiáng)電池的能量傳輸效率和功率輸出。同時，latp固態(tài)電解質(zhì)具有優(yōu)異的離子傳導(dǎo)性能，能夠顯著提高鋰離子的遷移速率，使得本隔膜的離子電導(dǎo)率較高。由于粘結(jié)層的存在，將聚烯烴基膜與latp固態(tài)電解質(zhì)的結(jié)合，共同提升了隔膜的熱穩(wěn)定性。在高溫條件下，隔膜能夠保持形態(tài)穩(wěn)定，防止熱失控和短路風(fēng)險。
9、作為優(yōu)選，丁腈橡膠、聚氨酯、馬來酸酐的質(zhì)量比為2:3~4:1~2。
10、粘結(jié)層材料中的丁腈橡膠、聚氨酯和馬來酸酐通過共同作用提高了涂層隔膜的電化學(xué)性能，確保了涂層隔膜與電池其他部分的良好連接和穩(wěn)定傳輸，從而提升了電池的整體性能。因此，本專利技術(shù)粘結(jié)層中，丁腈橡膠、聚氨酯、馬來酸酐的量需要控制在一定范圍內(nèi)，才可使得鋰電池的電化學(xué)性能最大化，其質(zhì)量比優(yōu)選為2:3~4:1~2。
11、具體低，包括丁腈橡膠、聚氨酯、馬來酸酐的粘結(jié)層在涂層隔膜中起到連接基膜和界面層的作用，確保涂層隔膜的整體穩(wěn)定性和耐用性。以丁腈橡膠作為粘結(jié)劑，丁腈橡膠具有一定的彈性，能夠在一定程度上緩解電池在使用過程中因體積變化而產(chǎn)生的應(yīng)力，保持涂層隔膜的完整性，減少因應(yīng)力集中而導(dǎo)致的性能下降；丁腈橡膠具有良好的粘結(jié)性能，能夠確保界面層（latp固態(tài)電解質(zhì)）與基膜（聚烯烴）之間的牢固結(jié)合，這種牢固的結(jié)合有助于減少界面電阻，提高鋰離子的傳輸效率，從而提升電池的電化學(xué)性能。在粘結(jié)層中，聚氨酯在固化過程中可以一定的孔隙結(jié)構(gòu)，這些孔隙結(jié)構(gòu)有助于電解液的滲透和鋰離子的傳輸，從而提高電池的能量密度和功率輸出，在這過程中，需要丁腈橡膠的良好的粘結(jié)性能，確保粘結(jié)牢固，以發(fā)揮聚氨酯材料的作用，形成粘結(jié)層在高溫或惡劣環(huán)境下的老化速度低的效果，保持涂層隔膜的長期電化學(xué)性能，能夠在較寬的溫度范圍內(nèi)保持其性能的穩(wěn)定。馬來酸酐，可以與粘結(jié)層中的其他成分發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，可以使得形成更加緊密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有助于提升粘結(jié)層的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性，減少在使用過程中因應(yīng)力或溶劑侵蝕而導(dǎo)致的性能下降，同時，馬來酸酐的引入可能改善粘結(jié)層的親水性，促進(jìn)鋰離子的傳輸和反應(yīng)，提高電池的充放電效率和循環(huán)穩(wěn)定性。
12、作為優(yōu)選，所述粘結(jié)層的厚度為1~10μm。
13、作為優(yōu)選，所述界面層的厚度為1~10μm。
14、第二方面，本專利技術(shù)提供了一種鋰電池用涂層隔膜的制備方法，包括以下步驟：
15、步驟s1：在50~65℃下，將丁腈橡膠、聚氨酯、丙三醇、馬來酸酐混合均勻，得到粘結(jié)漿料；
16、步驟s2：往粘結(jié)漿料中加入latp固態(tài)電解質(zhì)粉末，分散均勻，得到涂層漿料；
17、步驟s3：在50~65℃下將涂層漿料涂布于聚烯烴基膜上，涂布完成后立即將基膜轉(zhuǎn)至0~20℃低溫環(huán)境中，靜置一段時間，隨后進(jìn)行真空干燥，即得涂層隔膜。
18、本專利技術(shù)通過上述步驟s1~步驟s3，制備得到一種鋰電池用涂層隔膜，該涂層隔膜優(yōu)異的電化學(xué)性能和長久的電化學(xué)循環(huán)性。
19、其中，步驟s1為制備粘結(jié)漿料的步驟，在50~65℃的適宜溫度下，往丁腈橡膠、聚氨酯、馬來酸酐中加入丙三醇，混合均勻，為后續(xù)涂層提供良好的粘附性和性能基礎(chǔ)。該步驟在50~65℃的較高溫環(huán)境下進(jìn)行，有助于降低粘度，利于混合均勻。如前述，粘結(jié)層材料中的丁腈橡膠、聚氨酯和馬來酸酐通過共同作用提高涂層隔膜的電化學(xué)性能，確保涂層隔膜與電池其他部分的良好連接和穩(wěn)定傳輸，從而提升電池的整體性能，在制備粘結(jié)漿料的過程中，加入丙三醇，利用高低溫變化時，丙三醇的粘度大幅度變化，使得聚氨酯劑及粘結(jié)層形成較多孔隙結(jié)構(gòu)。步驟s2為添加界面層材料latp固態(tài)電解質(zhì)粉末步驟，此為后續(xù)制備界面層與粘結(jié)層的一體化膜層的基礎(chǔ)。步驟s3，為涂布及干燥步驟，涂布后，先將涂層隔膜放置于0~20℃低溫環(huán)境中靜置一段時間，利用溫度從50~65℃至0~20℃的瞬間變化，使得粘結(jié)漿料中丙三醇的粘度大幅度變化，使得聚氨酯劑及粘結(jié)層形成較多本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種鋰電池用涂層隔膜，其特征在于：包括基膜和設(shè)于基膜上的界面層，所述基膜與所述界面層通過粘結(jié)層連接，所述界面層與所述粘結(jié)層形成一體化膜層；其中：
2.如權(quán)利要求1所述的一種鋰電池用涂層隔膜，其特征在于：丁腈橡膠、聚氨酯、馬來酸酐的質(zhì)量比為2:3~4:1~2。
3.如權(quán)利要求1所述的一種鋰電池用涂層隔膜，其特征在于：所述粘結(jié)層的厚度為1~10μm。
4.如權(quán)利要求1所述的一種鋰電池用涂層隔膜，其特征在于：所述界面層的厚度為1~10μm。
5.一種鋰電池用涂層隔膜的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
6.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：步驟S1中，丁腈橡膠、聚氨酯、丙三醇、馬來酸酐的質(zhì)量比為2:3~4:1~2:1~2。
7.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：步驟S2中，LATP固態(tài)電解質(zhì)與丁腈橡膠的質(zhì)量比為0.5~3:1。
8.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：步驟S3中，所述聚烯烴基膜為聚丙烯或/和聚乙烯。
9.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：步驟S3中
10.一種鋰電池，包括正極、負(fù)極和隔膜，其特征在于：所述隔膜為如權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的涂層隔膜或如權(quán)利要求5~9任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的涂層隔膜。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種鋰電池用涂層隔膜，其特征在于：包括基膜和設(shè)于基膜上的界面層，所述基膜與所述界面層通過粘結(jié)層連接，所述界面層與所述粘結(jié)層形成一體化膜層；其中：
2.如權(quán)利要求1所述的一種鋰電池用涂層隔膜，其特征在于：丁腈橡膠、聚氨酯、馬來酸酐的質(zhì)量比為2:3~4:1~2。
3.如權(quán)利要求1所述的一種鋰電池用涂層隔膜，其特征在于：所述粘結(jié)層的厚度為1~10μm。
4.如權(quán)利要求1所述的一種鋰電池用涂層隔膜，其特征在于：所述界面層的厚度為1~10μm。
5.一種鋰電池用涂層隔膜的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
6.如權(quán)利要求5所述的制備方法，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳霖，遲永堂，
申請(專利權(quán))人：深圳欣界能源科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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