本发明涉及锂离子电池技术领域,特别是涉及一种锂离子电池隔离膜及其制备方法。
背景技术
锂离子电池通常主要由正极、负极、隔离膜、电解液、电池外壳组成。锂离子电池结构中,隔离膜是关键的内层组件之一。锂离子电池隔离膜作为锂离子电池关键材料之一,是连接并隔开电池正负极的材料,是电子的绝缘体,可以防止出现短路,但允许锂离子通过,还可以在电池过热时,通过闭孔功能来阻隔电池中的电流传导。目前,随着动力汽车在生活中的广泛应用,由于较大数量串并联电池组的出现,锂离子电池的安全性能备受关注,而锂离子电池中作为隔断正负极材料的隔离膜对电池的安全性的要求则越来越高,尤其是隔离膜的耐高温性能和与正负极界面间接触性能。此外,锂离子电池的循环性能也备受关注,性能好的隔离膜,可以让电池的有效循环次数增加许多。
当动力汽车在移动或者停止时,由于串和/或并联电池组的数量较大,难免会有产生位移的趋势,如果隔离膜的粘接强度不好,会导致电池之间发生移动,甚至错位,进而引起电池燃烧、爆炸等意外事故的发生。如果隔离膜涂层材料在电解液中的溶胀比较大,会导致电池中正负极之间锂离子的传导能力下降,电池内阻较大,电池循环性能变差。
为了满足提高电池安全性和循环性的要求,隔离膜应具有较高的粘接强度,隔离膜涂层材料应具有较低的溶胀性,单纯使用聚烯烃基微孔膜材料的隔离膜,甚至单纯地使用普通的无机材料涂布到聚合物微孔膜上形成复合膜难以满足要求,因此,采用功能材料与聚烯烃基微孔膜材料复合,是目前隔离膜改性的主要方向,可以进一步提高隔离膜的安全性能和循环性能。
关于功能材料与聚烯烃基微孔膜材料复合的技术,已有诸多专利文献有过介绍。例如,专利文献(公布号cn105845872a)、专利文献(公布号cn105428727a)和专利文献(公布号cn106356487a)等都采用功能材料与聚烯烃基微孔膜材料复合的技术,其聚合物涂层为水性涂层。这些文献中所提到的用于制造电池隔离膜的材料包括以下几种:
1、支撑隔离膜:聚乙烯膜(pe)、聚丙烯膜(pp)、陶瓷隔离膜或者三层隔离膜(pp-pe-pp)的其中一种。
2、聚合物涂层:含氟聚丙烯、四丙氟橡胶、聚乙烯醇缩丁醛、环氧树脂、丁苯橡胶、聚砜、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯(pvdf)、羧甲基纤维素、丙烯腈多元聚合物、酰胺类聚合物中的一种或多种。
3、无机颗粒:二氧化钛、氧化镁、氧化铝、勃姆石、二氧化硅、氧化锆、氧化钙、氧化锌中的一种或多种。
虽然现有的隔离膜可满足电池安全的基本要求,但是粘接强度不是特别的高,在动力汽车中,多层电池压合中粘接强度就显得不够优秀,目前的隔离膜的粘接性能不能保证多层电池在汽车运动中发生的很小移动甚至不位移。有些粘接强度相对较高的复合膜,所使用的聚合物在电解液中有较大的溶胀,会导致锂离子电池的循环性能变差。
针对以上问题,有必要研究一种粘接强度更高且溶胀性低的锂离子电池隔离膜及其制备方法。
技术实现要素:
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种锂离子电池隔离膜及其制备方法,用于解决现有技术中锂离子电池隔离膜不能同时达到高的粘接强度和低的溶胀性的问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种锂离子电池隔离膜,所述锂离子电池隔离膜包括,多孔基材及涂布在所述多孔基材至少一侧表面的聚合物涂层,所述聚合物涂层经由聚合物、溶剂及助剂配置成聚合物浆料并涂布、烘干而成;
所述聚合物的材料包括由聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸-苯乙烯共聚物、新戊二醇二丙烯酸酯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺类、聚酯、聚砜类、聚丙烯腈组成的群组中的至少一种;
以所述聚合物浆料的总重量为100份计,所述聚合物的重量介于10~85份之间,所述溶剂的重量介于10~85份之间,所述助剂的重量介于0.01~10份之间。
优选地,所述聚合物的结构包括核壳结构或球结构。
优选地,所述聚合物的直径介于0.01μm-10μm。
优选地,所述聚合物涂层的厚度介于0.1μm-10μm。
优选地,所述聚合物的平均分子量介于10万~50万之间。
优选地,所述聚合物的溶胀率介于10%~150%之间。
优选地,所述多孔基材包括多孔基膜及涂布在所述多孔基膜至少一侧表面的无机物涂层。
进一步地,所述多孔基材还包括粘结剂,所述无机物涂层通过所述粘结剂粘结至所述多孔基膜上,所述粘结剂的材料包括由聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、纯丙乳液、聚丙烯酸-苯乙烯共聚物、新戊二醇二丙烯酸酯、聚四氟乙烯组成的群组中的至少一种,所述无机物涂层的材料包括由氧化铝、勃姆石、二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、碳酸钙、氧化钙、氧化锌、氧化镁、钛酸铈、钛酸钙、钛酸钡、磷酸锂、磷酸钛锂、磷酸钛铝锂、氮化锂组成的群组中的至少一种。
优选地,所述溶剂包括去离子水,所述助剂包括由聚乙烯醇、聚乙二醇、1,4-丁二醇、聚醚、甲醇、乙醇、硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、季铵化物卵磷脂、氨基酸型、甜菜碱型脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦(司盘)、聚山梨酯(吐温)组成的群组中的至少一种。
本发明还提供一种锂离子电池隔离膜的制备方法,用于制备上述锂离子电池隔离膜,所述制备方法包括:
1)将聚合物、溶剂及助剂混合均匀得到聚合物浆料,所述聚合物的材料包括由聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸-苯乙烯共聚物、新戊二醇二丙烯酸酯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺类、聚酯、聚砜类、聚丙烯腈组成的群组中的至少一种,以所述聚合物浆料的总重量为100份计,所述聚合物的重量介于10~85份之间,所述溶剂的重量介于10~85份之间,所述助剂的重量介于0.01~10份之间;
2)提供多孔基材,将所述聚合物浆料涂布在所述多孔基材的至少一侧表面;
3)对涂布后的所述聚合物浆料进行干燥处理,得到锂离子电池隔离膜。
优选地,步骤1)中,采用搅拌的方式混合所述聚合物、所述溶剂及所述助剂。
优选地,步骤2)中,所述涂布的方式包括由浸渍涂布、凹版涂布、丝网印刷、转移涂布、挤压涂布、喷雾涂布及流延涂布组成的群组中的一种,所述涂布的速度介于1m/min~300m/min之间。
优选地,步骤3)中,所述干燥处理包括烘干,干燥温度介于25℃~130℃之间。
优选地,所述溶剂包括去离子水,所述助剂包括由聚乙烯醇、聚乙二醇、1,4-丁二醇、聚醚、甲醇、乙醇、硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、季铵化物卵磷脂、氨基酸型、甜菜碱型脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦(司盘)、聚山梨酯(吐温)组成的群组中的至少一种。
优选地,所述多孔基材包括多孔基膜及涂布在所述多孔基膜至少一侧表面的无机物涂层。
进一步地,所述多孔基材还包括粘结剂,所述无机物涂层通过所述粘结剂粘结至所述多孔基膜上,所述粘结剂的材料包括由聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、纯丙乳液、聚丙烯酸-苯乙烯共聚物、新戊二醇二丙烯酸酯、聚四氟乙烯组成的群组中的至少一种,所述无机物涂层的材料包括由氧化铝、勃姆石、二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、碳酸钙、氧化钙、氧化锌、氧化镁、钛酸铈、钛酸钙、钛酸钡、磷酸锂、磷酸钛锂、磷酸钛铝锂、氮化锂组成的群组中的至少一种。
如上所述,本发明的锂离子电池隔离膜及其制备方法,具有以下有益效果:
1、本发明提供的所述聚合物的粘结性能好,同时制得的所述聚合物涂层厚度薄、均匀且分布连续,因此能够提高聚合物涂层与多孔基材、无机物涂层及正负极片间的粘接性,进而提高电池芯的硬度。
2、本发明提供的所述聚合物涂层在所述聚合物颗粒之间具有大量的微孔,同时,所述聚合物颗粒在电解液中溶胀较小,能够保证得到的隔离膜具有较好的透气性和电池的循环性。
3、本发明的所述隔离膜制备的电化学装置,由于采用了具有优秀的粘接性、透气性、锂离子传导性、热稳定性及机械强度的隔离膜,因此电化学性能、安全性能和电池循环性能等得到了很大的改善,有效的克服了现有技术的缺陷,具有良好的工业前景。
附图说明
图1显示为本发明的锂离子电池隔离膜的示意图,其中,多孔基材包括多孔基膜,聚合物涂层涂布于多孔基膜的一侧表面。
图2显示为本发明的锂离子电池隔离膜的示意图,其中,多孔基材包括多孔基膜,聚合物涂层涂布于多孔基膜的二侧表面。
图3显示为本发明的锂离子电池隔离膜的示意图,其中,多孔基材包括多孔基膜及涂布于多孔基膜一侧表面的无机物涂层,聚合物涂层涂布于无机物涂层的表面。
图4显示为本发明的锂离子电池隔离膜的示意图,其中,多孔基材包括多孔基膜及涂布于多孔基膜一侧表面的无机物涂层,聚合物涂层涂布于另一侧的多孔基膜的表面。
图5显示为本发明的锂离子电池隔离膜的示意图,其中,多孔基材包括多孔基膜及涂布于多孔基膜一侧表面的无机物涂层,聚合物涂层涂布于多孔基材的两侧表面。
图6显示为本发明的锂离子电池隔离膜的示意图,其中,多孔基材包括多孔基膜及涂布于多孔基膜两侧表面的无机物涂层,聚合物涂层涂布于一侧无机物涂层的表面。
图7显示为本发明的锂离子电池隔离膜的示意图,其中,多孔基材包括多孔基膜及涂布于多孔基膜两侧表面的无机物涂层,聚合物涂层涂布于两侧无机物涂层的表面。
图8显示为本发明的锂离子电池隔离膜的制备方法流程示意图。
元件标号说明
1多孔基膜
2聚合物涂层
3无机物涂层
s1~s3步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1~图8。需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1~图7所示,本发明提供一种锂离子电池隔离膜,所述锂离子电池隔离膜包括多孔基材及涂布在所述多孔基材至少一侧表面的聚合物涂层2,所述聚合物涂层2经由聚合物、溶剂及助剂配置成聚合物浆料并涂布、烘干而成;
所述聚合物的材料包括由聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸-苯乙烯共聚物、新戊二醇二丙烯酸酯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺类、聚酯、聚砜类、聚丙烯腈组成的群组中的至少一种;
以所述聚合物浆料的总重量为100份计,所述聚合物的重量介于10~85份之间,所述溶剂的重量介于10~85份之间,所述助剂的重量介于0.01~10份之间。
作为示例,所述多孔基材可以只包括多孔基膜,另外,所述多孔基材也可以由所述多孔基膜及涂布在所述多孔基膜至少一侧表面的无机物涂层形成。优选地,所述多孔基膜的材料选择聚烯烃材料。
具体地,如图1~图2所示,所述多孔基材只包括多孔基膜1,其中,如图1所示,所述锂离子电池隔离膜包括所述多孔基膜1及涂布于所述多孔基膜1一侧表面的所述聚合物涂层2,如图2所示,所述锂离子电池隔离膜包括所述多孔基膜1及涂布于所述多孔基膜1两侧表面的所述聚合物涂层2;如图3~图5所示,所述多孔基材包括所述多孔基膜1及涂布于所述多孔基膜1一侧表面的无机物涂层3,其中,如图3所示,所述锂离子电池隔离膜包括所述多孔基膜1、涂布于所述多孔基膜1一侧表面的所述无机物涂层3及涂布于所述无机物涂层3表面的所述聚合物涂层2,如图4所示,所述锂离子电池隔离膜包括所述多孔基膜1、涂布于所述多孔基膜1一侧表面的所述无机物涂层3及涂布于所述多孔基膜1另一侧表面的所述聚合物涂层2,如图5所示,所述锂离子电池隔离膜包括所述多孔基膜1、涂布于所述多孔基膜1一侧表面的所述无机物涂层3及涂布于所述多孔基材两侧表面的所述聚合物涂层2,即所述聚合物涂层2分别涂布于所述无机物涂层3表面及所述多孔基膜1另一侧表面;如图6~图7所示,所述多孔基材包括所述多孔基膜1及涂布于所述多孔基膜1两侧表面的无机物涂层3,其中,如图6所示,所述锂离子电池隔离膜包括所述多孔基膜1、涂布于所述多孔基膜1两侧表面的所述无机物涂层3及涂布于一侧所述无机物涂层3表面的所述聚合物涂层2,如图7所示,所述锂离子电池隔离膜包括所述多孔基膜1、涂布于所述多孔基膜1两侧表面的所述无机物涂层3及涂布于两侧所述无机物涂层3表面的所述聚合物涂层2。
本发明的所述聚合物材料经过涂布、烘干后形成的聚合物涂层2的颗粒之间有大量的微孔,同时所述聚合物涂层在电池电解液中的溶胀率很小,所以可以有效提高锂离子的传导性和电池的循环性能;同时,所述聚合物的粘性较强,可提高锂离子电池隔离膜的粘结强度;另外,所述聚合物的颗粒小,可有效降低所述聚合物涂层2的厚度,提高聚合物涂层2的均匀度,从而进一步使离子锂电池隔离膜具有优异的界面粘结性能、机械性能、热稳定性及抗氧化能力,保证离子锂电池隔离膜在后期电池芯加工过程中与极片间形成粘结性很强的界面,提高电池芯的安全性能和硬度。
较佳地,所述聚合物的材料包括由聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、新戊二醇二丙烯酸酯及聚酯组成的群组中的至少一种。
优选地,所述聚合物的结构包括核壳结构或球结构。
优选地,所述聚合物的直径介于0.01μm-10μm,更优地,介于0.2μm-2μm之间。
优选地,所述聚合物涂层2的厚度介于0.1μm-10μm,更优地,介于0.3μm-5μm。
优选地,所述聚合物的平均分子量介于10万~50万之间。
作为示例,所述聚合物的溶胀率介于10%~150%之间,优选地,介于20%~90%之间,更优地,介于30%~65%之间。
作为示例,所述多孔基材还包括粘结剂,所述无机物涂层3通过所述粘结剂粘结至所述多孔基膜1上,所述粘结剂的材料包括由聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、纯丙乳液、聚丙烯酸-苯乙烯共聚物、新戊二醇二丙烯酸酯、聚四氟乙烯组成的群组中的至少一种,所述无机物涂层3的材料包括由氧化铝、勃姆石、二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、碳酸钙、氧化钙、氧化锌、氧化镁、钛酸铈、钛酸钙、钛酸钡、磷酸锂、磷酸钛锂、磷酸钛铝锂、氮化锂组成的群组中的至少一种。
作为示例,所述溶剂包括去离子水,所述助剂包括由聚乙烯醇、聚乙二醇、1,4-丁二醇、聚醚、甲醇、乙醇、硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、季铵化物卵磷脂、氨基酸型、甜菜碱型脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦(司盘)、聚山梨酯(吐温)组成的群组中的至少一种。优选所述多孔基膜1的材料包括聚烯烃材料,其与去离子水不相浸润,在降低制造成本及环境污染的同时能够更大程度地降低聚合物涂层对多孔基膜1的堵孔风险。
如图8所示,本发明还提供一种锂离子电池隔离膜的制备方法,利用所述制备方法,可以制备上述锂离子电池隔离膜,所述制备方法包括:
s1,将聚合物、溶剂及助剂混合均匀得到聚合物浆料,所述聚合物的材料包括由聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸-苯乙烯共聚物、新戊二醇二丙烯酸酯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺类、聚酯、聚砜类、聚丙烯腈组成的群组中的至少一种,以所述聚合物浆料的总重量为100份计,所述聚合物的重量介于10~85份之间,所述溶剂的重量介于10~85份之间,所述助剂的重量介于0.01~10份之间;
s2,提供多孔基材,将所述聚合物浆料涂布在所述多孔基材的至少一侧表面;
s3,对涂布后的所述聚合物浆料进行干燥处理,得到锂离子电池隔离膜。
步骤s1中,所述聚合物及所述助剂与所述溶剂混合时,加入顺序不受限制。在一种优选地实施方式中,先将所述助剂加入所述聚合物中搅拌混合,使所述助剂均匀分散在所述聚合物中,然后加入所述溶剂并搅拌混合,以得到具有一定稠度的高粘结性低溶胀的所述聚合物浆料。
优选地,所述聚合物的重量介于70~85份之间,更优选地,介于80~85份之间。
优选地,所述溶剂的重量介于60~85份之间。
优选地,所述助剂的重量介于0.1~10份之间。
作为示例,步骤s1中,采用搅拌的方式混合所述聚合物、所述溶剂及所述助剂。优选地,所述搅拌方式可为捏合或机械搅拌。
作为示例,步骤s2中,所述涂布的方式包括由浸渍涂布、凹版涂布、丝网印刷、转移涂布、挤压涂布、喷雾涂布及流延涂布组成的群组中的一种,所述涂布的速度介于1m/min~300m/min之间。
作为示例,步骤s3中,所述干燥处理包括烘干,干燥温度介于25℃~130℃之间。优选地,可以采用多段烘箱进行所述干燥处理,烘箱的温度设定为首尾两段的温度低于中间段的温度。
作为示例,所述溶剂包括去离子水,所述助剂包括由聚乙烯醇、聚乙二醇、1,4-丁二醇、聚醚、甲醇、乙醇、硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、季铵化物卵磷脂、氨基酸型、甜菜碱型脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦(司盘)、聚山梨酯(吐温)组成的群组中的至少一种。
作为示例,所述多孔基材包括多孔基膜及涂布在所述多孔基膜至少一侧表面的无机物涂层。
较佳地,所述多孔基材还包括粘结剂,所述无机物涂层通过所述粘结剂粘结至所述多孔基膜上,所述粘结剂的材料包括由聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、纯丙乳液、聚丙烯酸-苯乙烯共聚物、新戊二醇二丙烯酸酯、聚四氟乙烯组成的群组中的至少一种,所述无机物涂层的材料包括由氧化铝、勃姆石、二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、碳酸钙、氧化钙、氧化锌、氧化镁、钛酸铈、钛酸钙、钛酸钡、磷酸锂、磷酸钛锂、磷酸钛铝锂、氮化锂组成的群组中的至少一种。
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明,否则所有的百分数、比率、比例、或份数按重量计。本发明中的重量体积百分比中的单位是本领域技术人员所熟知的,例如是指在100毫升的溶液中溶质的重量。除非另行定义,文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外,任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
具体实施例所用的原料具体如下:
氧化铝(vk-l30d)购自杭州万景新材料有限公司。
勃姆石(jrb-02)购自山东吉润纳米新材料有限公司。
聚丙烯酸酯类粘合剂(bj03)购自上海鱼童实业有限公司。
石墨(g-72bg)购自青岛瑞盛石墨有限公司。
丁苯橡胶乳液(benno-1.0)购自深圳市标乐实业有限公司。
具体实施例所用的具体测试方法如下:
1、厚度
采用德国马尔薄膜测厚仪1216根据gb/t6672-2001塑料薄膜与薄片厚度的测定方法
测定。
2、粘接强度
采用济南赛成仪器的xlw-pc智能电子拉力试验机测定。取膜面完整外观无异常的隔离膜,冲切成宽度为25mm,长度为100mm的样品,取两条冲切好的隔离膜样品叠到一起,在热压机上以1mpa压力,温度100℃,速度1m/min的条件热压,并用拉力机测试两条粘结在一起隔离膜的拉力,粘结强度单位为gf/25mm。
对比例1
选取采用热致相分离(tips)方法、异步双拉工艺制得的聚乙烯(pe)多孔基膜作为锂离子电池隔离膜,厚度为11μm。
实施例2
将所述聚合物浆料采用凹版涂布方式单面涂布至与对比例1相同的pe多孔基膜上,并最终经过烘箱烘烤,形成的所述聚合物涂层的厚度为0.5μm,可制得高粘度低溶胀聚合物涂层和pe多孔基膜形成的锂离子电池隔离膜,总厚度为11.5μm。
对比例2
选取采用热致相分离(tips)方法、异步双拉工艺制得的pe多孔基膜,厚度为9μm,将所述无机物涂层(材料为氧化铝或勃姆石)采用凹版涂布方式涂布在pe多孔基膜的一侧表面,并最终经过烘箱烘烤,形成的陶瓷涂层的厚度为3μm,可制得陶瓷涂层和pe多孔基膜形成的锂离子电池隔离膜,总厚度为12μm。
实施例2
将所述聚合物浆料采用凹版涂布方式涂布在与对比例2相同的所述多孔基膜的另一侧表面,并最终经过烘箱烘烤形成的所述聚合物涂层的厚度为0.5μm,可制得高粘度低溶胀聚合物涂层和pe微孔基膜形成的锂离子电池隔离膜,总厚度为12.5μm。
对比例3
将高粘度高溶胀聚合物浆料采用凹版涂布方式涂布在与对比例2相同的所述多孔基材的两侧表面,并最终经过烘箱烘烤形成的高粘度高溶胀聚合物涂层的厚度为0.5μm,可制得高粘度高溶胀聚合物涂层和pe微孔基膜形成的锂离子电池隔离膜,总厚度为13μm。
实施例3
将所述聚合物浆料采用凹版涂布方式涂布在与对比例2相同的所述多孔基材的两侧表面,并最终经过烘箱烘烤形成的所述聚合物涂层的厚度为0.5μm,可制得高粘度高溶胀聚合物涂层和pe微孔基膜形成的锂离子电池隔离膜,总厚度为13μm。
将对比例1-3及实施例1-3形成的锂离子电池隔离膜的粘结强度进行测试,如表1所示:
表1
由以上实验结果可以看出,使用高粘度聚合物浆料在隔离膜上涂布后可显著提高隔离膜的粘接性能,在多孔基膜上涂覆高粘度浆料的效果比在陶瓷涂层面上涂覆高粘度浆料的效果好一些,另外,本发明所使用的高粘度低溶胀聚合物浆料所制备的隔离膜的粘接性能比已有的高粘度高溶胀聚合物浆料所制备的隔离膜的粘接性能高很多,所以明显的改善了锂离子电池隔离膜的粘接性能,改良了电池的安全性能。
接下来使用实施例3和对比例3制备获得的锂离子电池隔离膜进一步制备锂离子电池。
锂离子电池由正极体系、负极体系、电解液体系组成,其中,正极采用锰酸锂,负极采用石墨,电解液采用的是ec/emc体系,锂盐(lipf6)浓度为1mol/l。制备工序:正极由锰酸锂组成,负极由石墨、羧甲基纤维素(cmc)、丁苯橡胶乳液按100:2:3重量比组成,负极采用水为溶剂,制成负极浆料,隔离膜采用表2所示的隔离膜。将分切好的极片卷曲好后用铝塑膜包装,在氮气的状态下加入有机电解液,将电池抽真空并封装,然后电池常温陈化3h后,既成型为锂离子电池。
表2
其中,倍率性能测试:将静置24h的锂离子电池在bts-5v200a型(深圳产)电池性能检测柜上测试,根据测试需求,在不同的倍率放电。
循环性能:锂离子电池在20℃下,以0.5c电流恒流充电,至电压到达4.2v,截止电流0.03c,电搁置15min,锂离子电池在20℃条件下,以5c恒流放电至3.0v,充放电转换时,可以搁置30min,共计循环进行800次,测试循环容量。
振动:电池充电后,紧固在振动试台上,按下述条件进行试验:a)振动方向:上下单振动;b)振动频率:10hz~50hz;c)最大加速度30m/s2;d)振动时间2h;e)放电以1c电流放电至锂离子电池电压下降到2.5v停止放电。不允许出现放电电流锐变、电压异常、电池壳变形、电解液溢出等现象。试验过程中,锂离子电池的正负极不出现位移则通过测试。
由以上实验结果可以看出,使用本发明的隔离膜制备的锂离子电池相比对比例在振动后依然保持较好容量保持性能,并且保证电极不发生位移,循环性能比高粘性高溶胀聚合物所制备的电池隔离膜优秀很多。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。