一種鋰離子電池隔膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鋰離子電池隔膜制備方法。利用在負極極片上浸涂陶瓷粒子和聚合物薄膜，得到了具有優(yōu)良性能的鋰離子電池隔膜。
【專利說明】一種鋰離子電池隔膜的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池隔膜領域，涉及一種鋰離子電池隔膜的制備方法。
【背景技術】
[0002]20世紀90年代初期，Sony公司使用LiCoO2和石油焦(炭)分別作為正負極材料，首次實現(xiàn)了鋰離子二次電池的商品化。鋰離子電池(LIBs, Lithium 1n Batteries)因其輸出電壓高、能量密度高、擱置壽命長等優(yōu)點，迅速占領了消費電子市場。隔膜是鋰離子電池的重要組成部分，其起到物理隔離正負極材料，電子絕緣而傳導鋰離子的作用。商用鋰離子電池隔膜主要為多微孔聚烯烴隔膜，包括聚乙烯PE，聚丙烯PP和其兩者組成的混合薄膜PE/PP/PE，聚烯烴化合物在成本合理范圍內(nèi)可以提供良好的機械性能和化學穩(wěn)定性。隔膜越厚，機械強度越高，電池短路幾率越小，但電池中可容納的活性物質(zhì)總量就會越少。
[0003]目前，隔膜的制備方法主要分為干法和濕法，其區(qū)別主要為在凝膠狀態(tài)或者熔融狀態(tài)下，將聚合物橫向或縱向拉伸為具有一定厚度和孔徑的薄膜。在高倍率和大容量電池中，常采用涂布陶瓷材料的方法來增加隔膜的安全性，常用的陶瓷材料有Al2O3, SiO2, MgO,TiO2等，其高溫穩(wěn)定性，能增加隔膜的高溫物理性能，減小短路和微短路的概率。另外，也有研究利用具有高溫穩(wěn)定的無紡布代替PE，PP材料，而利用陶瓷納米粒子調(diào)控無紡布的孔間隙。這種具有陶瓷粒子結構的隔膜使得電池的穩(wěn)定性和安全性大大增強，給隔膜帶來特殊的應用價值，并擴展了鋰離子電池在行業(yè)中的應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種陶瓷電池隔膜的制備方法。
[0005]本發(fā)明采用的技術方案依次包括如下步驟:
(1)將鋰離子電池負極材料均勻混合，涂布干燥后壓制，制備負極極片，并裁剪成需要的大??；
(2)將三氧化二鋁納米粒子，粘結劑SBR，去離子水按照一定比例加入混合，攪拌，得到穩(wěn)定的三氧化二鋁粒子懸浮液；
(3)按比例將PVDF溶于NMP，攪拌，得到穩(wěn)定的PVDF溶液；
(4)將負極極片浸涂在三氧化二鋁粒子懸浮液中，按照固定速率提拉出極片，于60攝氏度下烘干，再將此極片浸涂于PVDF溶液中，按照固定速率提拉出極片，于60攝氏度下真空烘干。附著于極片上的陶瓷/PVDF涂層即為電池隔膜。
[0006]本發(fā)明的有益效果在于:
(1)為制備鋰離子電池隔膜提供了一種新的方法；
(2)使隔膜直接形成于負極極片表面，避免了常規(guī)隔膜沒有包住極片的缺點，簡化了裝配流程；
(3)節(jié)省了成本，無須采購價格高昂的隔膜；
(4)操作簡單，易于控制。[0007]【專利附圖】

【附圖說明】
圖1采用該方法制備隔膜的扣式電池充放電曲線 圖2采用常規(guī)隔膜的扣式電池充放電曲線
【具體實施方式】
[0008]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步闡述，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之內(nèi)。
[0009]實施例1:將鋰離子電池負極材料(負極材料包括100重量份石墨，1.8質(zhì)量份增稠劑CMC，1.2質(zhì)量份SBR，I質(zhì)量份導電炭黑)和130質(zhì)量份去離子水混合均勻，制得負極漿料，將漿料涂布在銅箔表面，干燥后輥壓，制得負極極片，稱取IOg Al2O3納米粒子、1.6gSBR、70g去離子水，混合在一起并持續(xù)攪拌三小時后獲得穩(wěn)定的納米粒子懸浮液。將負極極片浸入懸浮液中，按照lcm/s的速度提拉出液面，并將該極片放置于烘箱中以50攝氏度的溫度烘干，時間為2小時，稱取5g PVDF, 80g NMP,混合在一起并持續(xù)攪拌2小時后獲得穩(wěn)定的PVDF溶液，將前步驟中負極極片浸入PVDF溶液中并按照lcm/s的速度提拉出液面，并將該極片放置于真空烘箱中以50攝氏度的溫度烘干，時間為24小時，取該極片和鋰片裝配成扣式電池，其充放電曲線如圖1所示。
[0010]實施例2:取出實施例1中制備的負極極片，采用商用的隔膜裝配成扣式電池，其充放電曲線如圖2所示。
[0011]實施例3:稱取IOg SiO2納米粒子、1.6gSBR、70g去離子水，混合在一起并持續(xù)攪拌三小時后獲得穩(wěn)定的納米粒子懸浮液。取出實施例1中制備的負極極片，將負極極片浸入懸浮液中，按照lcm/S的速度提拉出液面，并將該極片放置于烘箱中以50攝氏度的溫度烘干，時間為2小時，稱取5g PVDF, 80g NMP,混合在一起并持續(xù)攪拌2小時后獲得穩(wěn)定的PVDF溶液，將前步驟中負極極片浸入PVDF溶液中并按照lcm/s的速度提拉出液面，并將該極片放置于真空烘箱中以50攝氏度的溫度烘干，時間為24小時。
[0012]實施例4:稱取IOg Al2O3納米粒子、1.6g SBR、70g去離子水，混合在一起并持續(xù)攪拌三小時后獲得穩(wěn)定的納米粒子懸浮液。取出實施例1中制備的負極極片，將負極極片浸入懸浮液中，按照lcm/s的速度提拉出液面，并將該極片放置于烘箱中以100攝氏度的溫度烘干，時間為2小時，稱取5g PVDF, 80g NMP,混合在一起并持續(xù)攪拌2小時后獲得穩(wěn)定的PVDF溶液，將前步驟中負極極片浸入PVDF溶液中并按照lcm/s的速度提拉出液面，并將該極片放置于真空烘箱中以100攝氏度的溫度烘干，時間為24小時。
[0013]實施例5:稱取IOg Al2O3納米粒子、1.6gSBR、70g酒精，混合在一起并持續(xù)攪拌三小時后獲得穩(wěn)定的納米粒子懸浮液。取出實施例1中制備的負極極片，將負極極片浸入懸浮液中，按照lcm/s的速度提拉出液面，并將該極片放置于烘箱中以50攝氏度的溫度烘干，時間為2小時，稱取5g PVDF, 80g NMP,混合在一起并持續(xù)攪拌2小時后獲得穩(wěn)定的PVDF溶液，將前步驟中負極極片浸入PVDF溶液中并按照lcm/s的速度提拉出液面，并將該極片放置于真空烘箱中以50攝氏度的溫度烘干，時間為24小時。
[0014]實施例6:稱取IOg Al2O3納米粒子、1.6gSBR、70g去離子水，混合在一起并持續(xù)攪拌三小時后獲得穩(wěn)定的納米粒子懸浮液。取出實施例1中制備的負極極片，將負極極片浸入懸浮液中，按照lcm/s的速度提拉出液面，并將該極片放置于烘箱中以50攝氏度的溫度烘干，時間為2小時，稱取5g PVDF, 80g丙酮，混合在一起并持續(xù)攪拌2小時后獲得穩(wěn)定的PVDF溶液，將前步驟中負極極片浸入PVDF溶液中并按照lcm/s的速度提拉出液面，并將該極片放置于真空烘箱中以50攝氏度的溫度烘干，時間為24小時。
[0015]從上可以看出利用上述方法制備的隔膜，具有和商用隔膜相同的充放電性能，考慮到成本和裝配難易性，與商用隔膜相比，其有很大的優(yōu)勢。
【權利要求】
1.一種鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于配制陶瓷納米粒子懸浮液，配制PVDF溶液，先后將負極片浸入溶液中，烘干，并獲得極片隔膜互相連接的結構，依次包括如下步驟: (1)將鋰離子電池負極材料均勻混合，涂布干燥后壓制，制備負極極片； (2)配制陶瓷納米粒子懸浮液，將負極極片浸入懸浮液中，提拉出液面烘干，獲得粘附有陶瓷粒子的極片； (3)配制PVDF溶液，將負極極片浸入溶液中，提拉出液面烘干，獲得粘附有陶瓷粒子、PVDF層即隔膜的極片。
2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述陶瓷納米粒子為二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鎂、二氧化鈦或其它陶瓷粒子。
3.如權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述的陶瓷粒子懸浮液溶劑為去離子水，酒精，丙酮或其它常用溶劑。
4.如權利要求1或2或3所述的制備方法，其特征在于，所述的PVDF溶液溶劑NMP，丙酮或其它能溶解PVDF的溶劑。
5.如權利要求1或2或3或4所述的制備方法，其特征在于，所述的烘干溫度范圍為`50 到 100。。。
【文檔編號】H01M2/16GK103915589SQ201310005977
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年1月8日 優(yōu)先權日:2013年1月8日
【發(fā)明者】李樹軍, 曹兵, 郭密, 林海軍, 王珍珍, 劉紅麗, 張中俊 申請人:東莞市振華新能源科技有限公司