一種鋰離子電池隔膜材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰電池材料領(lǐng)域，特別涉及一種鋰離子電池隔膜材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池是重要的綠色能源電池，由于其質(zhì)量輕、比容量大和安全性的特點，已在移動電源、筆記本電腦、手機、動力汽車等領(lǐng)域得到廣泛的應用。鋰離子電池一般由電池外殼(封裝材料)、正極、負極、隔膜及電解液所組成，隔膜是重要的隔離電池內(nèi)芯正、負極材料，在電池使用過程中鋰離子可自由穿過隔膜實現(xiàn)電池的充放電，其質(zhì)量的好壞直接關(guān)系電池的使用壽命和安全性能。
[0003]目前，鋰離子電池隔膜材料主要為聚烯烴隔膜如單層聚丙烯(PP)微孔膜、單層聚乙烯(PE)微孔膜以及三層PP/PE/PP復合膜，該類隔膜制備方法主要為干法拉伸致孔法和濕法相分離法?，F(xiàn)有的聚烯烴隔膜弊端在于:1、聚烯烴隔膜受熱時易收縮，會造成隔膜尺寸不穩(wěn)定，正負極直接接觸而短路；2、閉孔溫度和破膜溫度較低，當發(fā)生電池刺穿等狀況時，電池內(nèi)部大量放熱，導致隔膜完全融化收縮，電池短路產(chǎn)生高溫直至電池解體或爆炸。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明為解決上述問題，提供了一種鋰離子電池隔膜材料及其制備方法。該隔膜材料具有較低的閉孔溫度點和破膜溫度高的特點，是一種安全性的隔膜材料。
[0005]技術(shù)方案:一種鋰離子電池隔膜材料及其制備方法，包括基膜材料和涂層，所述基膜材料包括聚烯烴和多孔氧化鋁超細粉體；所述隔膜為含氟涂料。
[0006]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述聚烯烴為聚乙烯或聚丙烯中的一種或兩種。
[0007]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，多孔氧化鋁超細粉體的顆粒大小為3000目-5000目，孔徑大小為5-100nm，孔密度為1010_1012個/cm 2。
[0008]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述氧化鋁超細粉體含量占所述基膜材料的
0.1-3%。
[0009]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述含氟涂料中的氟材料是聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚三氟氯乙烯中的一種或兩種以上組合。
[0010]一種制備鋰離子電池隔膜材料的制備方法，包括以下步驟:
[0011]步驟1，氧化鋁超細粉體與聚烯烴進行均勻混合，得到聚烯烴混合物；
[0012]步驟2，聚烯烴混合物在雙螺桿擠出機中進行擠出、冷卻、切料，擠出機的熔融共擠溫度為130-180°C，冷卻溫度為5-30°C ；
[0013]步驟3，取步驟2中的物料在雙螺桿擠出機中二次擠出、冷卻、切料，混煉、拉伸壓片，擠出機的熔融共擠溫度為130-180°C，冷卻溫度為5-30°C ;
[0014]步驟4，在壓片材料上涂覆含氟涂料，烘干；
[0015]步驟5，在氧氣環(huán)境下進行等離子體處理步驟4中的壓片材料，得到隔膜成品。
[0016]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，該隔膜材料的基膜選擇聚烯烴和多孔超細氧化鋁粉體作為基膜材料，可有效降低隔膜的閉孔溫度和提高孔隙均勻度，在其表面涂覆含碳的氟膜材料，可有效提高隔膜的抗電解液溶解能力，在電池應用過程中具有更好的安全性和電池容量。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合【具體實施方式】，進一步闡明本發(fā)明。
[0018]實施例1
[0019]—種鋰離子電池隔膜材料，包括基膜材料和涂層，所述基膜材料包括聚乙烯和多孔氧化鋁超細粉體；所述涂層為聚四氟乙烯。
[0020]其中，多孔氧化鋁超細粉體的顆粒大小為3000目，孔徑大小為5nm，孔密度為101°個/cm2。所述氧化鋁超細粉體含量占所述基膜材料的0.1 %。
[0021]一種制備鋰離子電池隔膜材料的制備方法，包括以下步驟:
[0022]步驟1，聚乙烯和多孔氧化鋁超細粉體均勻混合，得到聚烯烴混合物；
[0023]步驟2，聚烯烴混合物在雙螺桿擠出機中進行擠出、冷卻、切料，擠出機的熔融共擠溫度為130°C，冷卻溫度為5°C ；
[0024]步驟3，取步驟2中的物料在雙螺桿擠出機中二次擠出、冷卻、切料，混煉、拉伸壓片，擠出機的熔融共擠溫度為130°C，冷卻溫度為5°C ;
[0025]步驟4，在壓片材料上涂覆四氟乙烯，烘干；
[0026]步驟5，氧氣環(huán)境下等離子體處理步驟4中的壓片材料，得到隔膜成品。
[0027]實施例2
[0028]—種鋰離子電池隔膜材料，包括基膜材料和涂層，所述基膜材料包括聚丙烯和多孔氧化鋁超細粉體；所述涂層為聚偏二氟乙烯和聚三氟氯乙烯的混合物。
[0029]其中，多孔氧化鋁超細粉體的顆粒大小為4000目，孔徑大小為50nm，孔密度為1011個/cm2。所述氧化鋁超細粉體含量占所述基膜材料的2%。
[0030]一種制備鋰離子電池隔膜材料的制備方法，包括以下步驟:
[0031]步驟1，聚丙烯和多孔氧化鋁超細粉體進行均勻混合，得到聚烯烴混合物；
[0032]步驟2，聚烯烴混合物在雙螺桿擠出機中進行擠出、冷卻、切料，擠出機的熔融共擠溫度為150°C，冷卻溫度為20°C ；
[0033]步驟3，取步驟2中的物料在雙螺桿擠出機中二次擠出、冷卻、切料，混煉、拉伸壓片，擠出機的熔融共擠溫度為150°C，冷卻溫度為20°C ;
[0034]步驟4，在壓片材料上涂覆聚偏二氟乙烯和聚三氟氯乙烯的混合物，烘干；
[0035]步驟5，氧氣環(huán)境下等離子體處理步驟4中的壓片材料，得到隔膜成品。
[0036]實施例3
[0037]一種鋰離子電池隔膜材料，包括基膜材料和涂層，所述基膜材料包括聚乙烯和聚丙烯的混合物以及多孔氧化鋁超細粉體；所述涂層為四氟乙烯和聚三氟氯乙烯的混合物。
[0038]其中，多孔氧化鋁超細粉體的顆粒大小為5000目，孔徑大小為lOOnm，孔密度為1012個/cm2。所述氧化鋁超細粉體含量占所述基膜材料的3%。
[0039]—種制備鋰離子電池隔膜材料的制備方法，包括以下步驟:
[0040]步驟1，將聚乙烯和聚丙烯的混合物以及多孔氧化鋁超細粉體進行均勻混合，得到聚烯烴混合物；
[0041]步驟2，聚烯烴混合物在雙螺桿擠出機中進行擠出、冷卻、切料，擠出機的熔融共擠溫度為180°C，冷卻溫度為30°C ；
[0042]步驟3，取步驟2中的物料在雙螺桿擠出機中二次擠出、冷卻、切料，混煉、拉伸壓片，擠出機的熔融共擠溫度為180°C，冷卻溫度為30°C ;
[0043]步驟4，在壓片材料上涂覆四氟乙烯和聚三氟氯乙烯的混合物，烘干；
[0044]步驟5，氧氣環(huán)境下等離子體處理步驟4中的壓片材料，得到隔膜成品。
[0045]對實施例1-3生產(chǎn)的鋰離子電池隔膜材料進行測試:其閉孔溫度為130_150°C，破膜溫度在250°C以上，孔隙率達到60%以上，吸液率為280%以上?？梢姳景l(fā)明生產(chǎn)的隔膜材料閉孔溫度低、破膜溫度高，高溫熱收率低及吸液率高，安全性能好，電池應用的容量大。
[0046]對實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種鋰離子電池隔膜材料，其特征在于，包括基膜材料和涂層，所述基膜材料包括聚烯烴和多孔氧化鋁超細粉體；所述涂層為含氟涂料。2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的鋰離子電池隔膜材料，其特征在于，所述聚烯烴為聚乙烯、聚丙烯中的一種或兩種。3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的鋰離子電池隔膜材料，其特征在于，多孔氧化鋁超細粉體的顆粒大小為3000目-5000目，孔徑大小為5-100nm，孔密度為101(]-1012個/cm 2。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3中所述的鋰離子電池隔膜材料，其特征在于，所述氧化鋁超細粉體含量占所述基膜材料的0.1-3%。5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的鋰離子電池隔膜材料，其特征在于，所述含氟涂料中的氟材料是聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚三氟氯乙烯中的一種或兩種以上組合。6.一種制備鋰離子電池隔膜材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，氧化鋁超細粉體與聚烯烴進行均勻混合，得到聚烯烴混合物； 步驟2，聚烯烴混合物在雙螺桿擠出機中進行擠出、冷卻、切料，擠出機的熔融共擠溫度為130-180°C，冷卻溫度為5-30°C ； 步驟3，取步驟2中的物料在雙螺桿擠出機中二次擠出、冷卻、切料，混煉、拉伸壓片，雙螺桿擠出機的熔融共擠溫度為130-180°C，冷卻溫度為5-30°C ； 步驟4，在壓片材料上涂覆含氟涂料，烘干； 步驟5，氧氣環(huán)境下等離子體處理步驟4中的壓片材料，得到隔膜成品。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鋰離子電池隔膜材料及其制備方法，該隔膜材料包括基膜材料和涂層，所述基膜材料包括聚烯烴和多孔氧化鋁超細粉體；所述涂層為含氟涂料。該鋰離子電池隔膜材料的制備方法是：1、氧化鋁超細粉體與聚烯烴進行均勻混合；2、聚烯烴混合物在雙螺桿擠出機中進行擠出，該隔膜材料的基膜選擇聚烯烴和多孔超細氧化鋁粉體作為基膜材料，可有效降低隔膜的閉孔溫度和提高孔隙均勻度，在其表面涂覆含碳的氟膜材料，可有效提高氟膜的抗電解液溶解能力，在電池應用過程中具有更好的安全性和電池容量。
【IPC分類】H01M10/0525, H01M2/16, H01M2/14
【公開號】CN105355813
【申請?zhí)枴緾N201510922541
【發(fā)明人】章結(jié)兵, 謝鳳秀
【申請人】蘇州鋰盾儲能材料技術(shù)有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年12月14日