專利名稱：一種peo-鋰鹽復(fù)合鋰離子導(dǎo)電膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰電池隔膜的制備方法，具體地說，涉及一種PEO-鋰鹽復(fù)合鋰離子導(dǎo)電膜的制備方法。
背景技術(shù)：
隔膜是鋰離子電池的其中一個(gè)關(guān)鍵組件。目前市場(chǎng)上的鋰電池主要采用聚乙烯和聚丙烯微孔膜。但聚乙烯和聚丙烯隔膜存在孔隙率較低，熔點(diǎn)較低，機(jī)械強(qiáng)度差，對(duì)電解質(zhì)親和性較差等缺點(diǎn)，影響了鋰電池的性能和安全性。為解決這些問題，有不少新材料用于制造鋰電池隔膜，其中將聚合物電解質(zhì)與鋰鹽混合后，用于鋰電池隔膜，同時(shí)發(fā)揮電解液和隔膜的作用。聚氧化乙烯(PEO)是常用的聚合物電解質(zhì)材料，然而PEO和鋰離子化合物形成的復(fù)合聚合物膜室溫下電導(dǎo)率較低，不能直接用于制造電池，需要加入其他聚合物與PEO混合，提高電導(dǎo)率。例如，在PEO中加入納米 Al2O3 (E.Strauss, et al.Electrochimica Acta, 1998,43 (10-11): 1315-1320.)。但是米用此法制成的PEO電解質(zhì)膜電導(dǎo)率只有1.66*10_6S/cm，且粘度大，加工不便。為了解決上述技術(shù)問題，可以在電解質(zhì)材料中加入礦石粉末，中國專利ZL200710072630.X公開了向PEO-鋰鹽隔膜加入皂石的制備鋰電池隔膜的方法，但所使用的皂石需要先在LiOH溶液中攪拌，使Na+被Li+替換。這不僅使生產(chǎn)工序變得復(fù)雜，同時(shí)也顯著增加了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決目前PEO-鋰鹽復(fù)合鋰離子導(dǎo)電膜導(dǎo)電率低、粘度大和可加工性差的問題，提供一種制造PEO-鋰鹽導(dǎo)電膜的方法。本發(fā)明的一種導(dǎo)電膜由聚氧化乙烯(PEO)、鋰鹽、氟化鈣、和含鋰礦物粉末制成。本發(fā)明的導(dǎo)電膜制備方法的步驟如下:I)將鋰鹽、氟化鈣和PEO加入乙腈中，攪拌均勻成粘稠溶液；2)將含鋰礦物放入QM行星式球磨機(jī)中研磨Ih，研磨結(jié)束后，測(cè)量其平均粒徑；3)稱一定量研磨過的含鋰礦物粉末加入乙腈中，超聲振蕩15min后，攪拌至均勻；4)將步驟I)和步驟3)得到混合物按比例混合，攪拌至均勻，倒入聚四氟乙烯制成的模具中，室溫下放置，自然成膜，60°C下真空干燥24h，形成全固態(tài)復(fù)合聚合物電解質(zhì)膜。具體地，所述氟化鈣、鋰鹽和PEO質(zhì)量比為2: I: 2 5。優(yōu)選地，所述氟化鈣、鋰鹽和PEO質(zhì)量比為2:1: 3。具體地，所述鋰鹽為L(zhǎng)iC104。具體地，所述的PEO與研磨后的含鋰礦物的質(zhì)量比為5 15: I優(yōu)選地，所述的PEO與研磨后的含鋰礦物的質(zhì)量比為10: I。具體地，所述含鋰礦物為鋰輝石、透鋰長(zhǎng)石、鋰云母、鋰磷鋁石、鋰霞石、鋰冰晶石。優(yōu)選地，所述含鋰礦物為鋰輝石。
本發(fā)明采用含鋰礦物粉末，代替Si02、Al203等無機(jī)粉末，不僅增加了電解質(zhì)膜的機(jī)械強(qiáng)度，而且大大提高了其電導(dǎo)率，電導(dǎo)率最高可以達(dá)到7.l*10_4S/cm。與加入皂石等礦物相比，加入含鋰礦物免除了鋰交換的步驟，使制備工藝簡(jiǎn)化，降低了生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:測(cè)定不同含鋰礦物制成的電解質(zhì)膜室溫條件下的電導(dǎo)率實(shí)驗(yàn)組1:步驟I):稱取0.5g的LiC104、1.0g的氟化鈣和1.5g的PEO粉末，混合加入50ml乙腈中，攪拌得到均勻粘稠溶液。步驟2):將1.0g鋰輝石放入QM行星式球磨機(jī)(上海楚柏實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司生產(chǎn))中研磨lh，轉(zhuǎn)頭的轉(zhuǎn)速為600r/min。研磨結(jié)束后，稱取少量在粒度測(cè)定儀測(cè)量其平均粒徑，鋰輝石平均粒徑小于20 μ m。步驟3):稱取0.15g研磨后的鋰輝石,加入50ml乙腈，20_40kHz超聲振蕩15min,攪拌均勻。 步驟4):將步驟I)和步驟3)得到的混合物混合，攪拌至均勻，倒入聚四氟乙烯模具，室溫下放置，自然成膜。之后60°C真空干燥24h，得到聚合物電解質(zhì)膜。測(cè)定實(shí)驗(yàn)組I制成的電解質(zhì)膜室溫條件下的電導(dǎo)率。采用辰華CHI760B電化學(xué)工作站測(cè)定。將由不同含鋰礦物所制備的電解質(zhì)膜，置于兩片不銹鋼電極之間，測(cè)量其交流阻抗譜，交流微擾幅度為5mV，頻率為IHz到1MHz，溫度為室溫，每次測(cè)定平衡時(shí)間約為30min，最后根據(jù)電解質(zhì)膜的厚度和面積，按下式計(jì)算電導(dǎo)率σ，其中d為膜的厚度，Rb為膜的本體電阻，S為膜的面積:σ = d/(Rb*S),具體結(jié)果如表2所示。實(shí)驗(yàn)組2-6將實(shí)驗(yàn)組I中的鋰輝石分別替換為透鋰長(zhǎng)石、鋰云母、鋰磷鋁石、鋰霞石、鋰冰晶石，具體電解質(zhì)膜的制備方法及電導(dǎo)率測(cè)定方法同實(shí)驗(yàn)組I。6種不同含鋰礦物制成的電解質(zhì)膜室溫下的電導(dǎo)率結(jié)果如表I所示。表I不同含鋰礦物制成的電解質(zhì)膜室溫下的電導(dǎo)率
權(quán)利要求
1.一種PEO-鋰鹽復(fù)合鋰離子導(dǎo)電膜的制備方法，其步驟包括: 1)將鋰鹽、氟化鈣和PEO加入乙腈中，攪拌均勻成粘稠溶液； 2)將含鋰礦物放入QM行星式球磨機(jī)中研磨lh，研磨結(jié)束后，測(cè)量其平均粒徑； 3)稱一定量研磨后的含鋰礦物粉末加入乙腈中，超聲振蕩15min后，攪拌至均勻； 4)將步驟I)和步驟3)得到混合物按比例混合，攪拌至均勻，倒入聚四氟乙烯制成的模具中，室溫下放置，自然成膜，60°C下真空干燥24h，形成全固態(tài)復(fù)合聚合物電解質(zhì)膜。
2.如權(quán)利要求1所述的PEO-鋰鹽導(dǎo)電膜的制備方法，其特征在于，所述氟化鈣、鋰鹽和PEO質(zhì)量比為2:1: 2 5。
3.如權(quán)利要求2所述的PEO-鋰鹽復(fù)合鋰離子導(dǎo)電膜的制備方法，其特征在于，所述氟化鈣、鋰鹽和PEO質(zhì)量比為2:1: 3。
4.如權(quán)利要求1所述的PPEO-鋰鹽復(fù)合鋰離子導(dǎo)電膜的制備方法，其特征在于，所述鋰鹽為 LiC104。
5.如權(quán)利要求1所述的PEO-鋰鹽復(fù)合鋰離子導(dǎo)電膜的制備方法，其特征在于，所述含鋰礦物為鋰輝石、透鋰長(zhǎng)石、鋰云母、鋰磷鋁石、鋰霞石、鋰冰晶石。
6.如權(quán)利要求5所述的PPEO-鋰鹽復(fù)合鋰離子導(dǎo)電膜的制備方法，其特征在于，所述含鋰礦物為鋰輝石。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種PEO-鋰鹽復(fù)合鋰離子導(dǎo)電膜的制備方法，包括1)將鋰鹽、氟化鈣和PEO加入乙腈中，攪拌均勻成粘稠溶液；2)將含鋰礦物放入QM行星式球磨機(jī)中研磨1h，研磨結(jié)束后，測(cè)量其平均粒徑；3)稱一定量研磨過的含鋰礦物粉末加入乙腈中，超聲振蕩15min后，攪拌至均勻；4)將步驟1)和步驟3)得到混合物按比例混合，攪拌至均勻，倒入聚四氟乙烯制成的模具中，室溫下放置，自然成膜，60℃下真空干燥24h，形成全固態(tài)復(fù)合聚合物電解質(zhì)膜。本發(fā)明公開的隔膜制備方法具有工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01M2/16GK103151480SQ20131002123
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者孔祥生, 況麗娟 申請(qǐng)人:鄧麗娟