一種鋰離子電池用隔膜及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋰離子電池領域，尤其涉及一種鋰離子電池用隔膜及其制備方法。
【背景技術】
[0002]鋰離子電池由正負電極、電解液、隔膜和電池外殼等材料組成，其中，隔膜是鋰離子電池中不可缺少的重要組成部分。隔膜的主要功能是將電池中的正負極片進行隔離，防止極片直接接觸發生短路；隔膜在吸收電解液后，因隔膜內部存在曲折貫通的微孔通道，使得電池中的鋰離子可以在微孔中自由通過。在過度充電或者溫度升高時，隔膜通過閉孔來阻隔電流傳導，防止電池短路和爆炸。隔膜性能的優劣決定了電池的界面結構和內阻，進而影響電池的容量循環性能、充放電電流密度等關鍵特性。因此性能優異的隔膜對提高鋰離子電池的綜合性能有著重要作用。
[0003]隔膜是由聚烯烴材料組成的高分子多孔薄膜，其種類包括聚丙烯微孔薄膜PP、聚乙烯微孔薄膜PE、聚丙烯聚乙烯(PP/PE)復合薄膜等。由于材料性能的限制，隔膜在溫度超過130 °C時會發生尺寸收縮、軟化甚至融化現象，這會導致電池內短路進而引發安全問題。因此，在動力電池中，出于安全性能考慮，一般使用熱尺寸穩定性和熱熔化溫度高的復合材料隔膜，這些復合材料隔膜包括:陶瓷涂層隔膜、無紡布型隔膜。雖然改性的復合材料隔膜能提高鋰離子電池的安全性，但鋰離子電池的內阻依舊不能得以改善。
[0004]目前，國內外研宄人員通過采用各種耐高溫的無機材料涂覆在有機隔膜表面來增強電池隔膜的熱穩定性及潤濕性能，或者采用無紡布型隔膜(如玻璃纖維無紡布、陶瓷纖維無紡布等)和有機/無機復合隔膜，但是這兩種隔膜成膜工藝都非常復雜，目前還不成熟，且關鍵技術仍被國外壟斷，價格昂貴。隔膜成為制約我國鋰離子電池(尤其是動力電池)發展的瓶頸。
[0005]因此，現有技術還有待于改進和發展。
【發明內容】
[0006]鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種鋰離子電池用隔膜的制備方法，旨在解決現有現有隔膜使鋰離子電池內阻偏大和容量保持率不高等問題。
[0007]本發明的技術方案如下:
一種鋰離子電池用隔膜的制備方法，其中，包括步驟:
a、將無機填料、粘結劑和溶劑進行混合，使用機械攪拌的方式制備成均勻的漿料；其中，無機填料、粘結劑和溶劑的混合質量比為:8~10:0.5-2:1-3 ;所述無機填料包括:石墨、液態丙稀腈低聚物(Liquid Acrylonitrile Oligomer，以下簡稱LAN0)基石墨稀或石墨稀包覆無機物；
b、將漿料均勻的涂覆在隔膜上，然后放置于50°C~80°C的烘箱里烘干2h~24h，得到鋰離子電池用的無機物涂層隔膜。
[0008]所述的鋰離子電池用隔膜的制備方法，其中，所述石墨為鱗片石墨、球狀石墨、人工合成石墨、膨脹石墨、碳纖維或無定形碳和石墨一種或幾種的混合物。
[0009]所述的鋰離子電池用隔膜的制備方法，其中，所述LANO基石墨烯為單層或多層石墨稀。
[0010]所述的鋰離子電池用隔膜的制備方法，其中，所述石墨烯包覆無機物，其中的無機物包括金屬、金屬氧化物或金屬鹽化合物，或者非金屬、非金屬氧化物或非金屬鹽化合物。
[0011]所述的鋰離子電池用隔膜的制備方法，其中，所述的粘結劑包括聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纖維素鈉鹽(CMC)、褐藻酸鈉(SA)和苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)其中的一種及其二種以上的混合物等。
[0012]所述的鋰離子電池用隔膜的制備方法，其中，所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)和去離子水(H2O)等。
[0013]所述的鋰離子電池用隔膜的制備方法，其中，所述石墨烯包覆無機物，其石墨烯包覆層為氧化還原石墨烯、CVD法石墨烯、LANO基石墨烯、SiC熱分解石墨烯或機械剝離石墨烯。
[0014]所述的鋰離子電池用隔膜的制備方法，其中，所述步驟b中的隔膜包括:聚乙烯膜、聚丙烯膜、PP/PE/PP復合膜、聚酰亞胺膜、聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜、纖維無紡布隔膜、聚丙烯腈膜、固態電解質膜或Naf1n膜，或者由聚乙烯膜、聚丙烯膜、PP/PE/PP復合膜、聚酰亞胺膜、聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜、纖維無紡布隔膜、聚丙烯腈膜、固態電解質膜和Naf1n膜中的一種膜的改性膜構成。
[0015]所述的鋰離子電池用隔膜的制備方法，其中，所述步驟b中的隔膜，其厚度在100nm~100Mm 之間，孔隙率為 10%~95%，孔徑為 lnm~lMm。
[0016]一種鋰離子電池用隔膜，其中，采用如上所述的制備方法制成。
[0017]有?效果:本發明利用石墨、LANO基石墨稀、石墨稀包覆無機物作為涂層隔I旲的無機填料，這些無機填料不僅具有粒徑小、分布均勻等特點，而且易于成膜，附著性能優良。此外，這些無機填料能夠良好的與鋰離子電池電解液相浸潤，不但能大幅度降低鋰離子電池的內阻，并且使得電池的容量和循環性能穩定，從而提高電池的整體性能。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明實施例1的產品表面形貌。
[0019]圖2為本發明實施例2的產品表面形貌。
[0020]圖3為本發明實施例3的產品表面形貌。
[0021]圖4為本發明各實施例的阻抗性能示意圖。
【具體實施方式】
[0022]本發明提供一種鋰離子電池用隔膜及其制備方法，為使本發明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0023]本發明所提供的一種鋰離子電池用隔膜的制備方法，其包括步驟:
a、將無機填料、粘結劑和溶劑進行混合，使用機械攪拌的方式將混合物制備成均勻的楽.料；其中，無機填料、粘結劑和溶劑的混合質量比為:8~10:0.5-2:1-3 ;所述無機填料包括:石墨、LANO基石墨稀或石墨稀包覆無機物；
b、將漿料均勻的涂覆在隔膜上，然后放置于50°C ~80°C的烘箱里烘干2h~24h，得到鋰離子電池用的無機物涂層隔膜。
[0024]本發明使用石墨、LANO基石墨稀或者石墨稀包覆無機物作為無機填料，制備得到的多功能復合材料隔膜(無機物涂層隔膜)主要應用于化學電源上，可有效解決現有隔膜例如無機涂層隔膜(如Al2O3陶瓷涂層隔膜)使得鋰離子電池內阻偏大和容量保持率不高等問題。采用本發明方法制備的涂層隔膜，可大幅降低鋰離子電池的內阻，提高電池容量保持率，并且使得電池的倍率性能和循環性能穩定。故本發明的制備方法可顯著提升鋰離子電池的整體性能。
[0025]具體來說，本發明采用石墨、LANO基石墨稀或石墨稀包覆無機物作為無機填料，這些無機物粉體不僅具有粒徑小、分布均勻等特點，而且易于成膜，附著性能優良。此外，這些無機物粉體能夠良好的與鋰離子電池電解液相浸潤，不但能大幅度降低鋰離子電池的內阻，并且使得電池的容量和循環性能穩定，從而提高電池的整體性能。
[0026]所述的石墨，其粒徑為100nm~10Mm;石墨的種類除了高純石墨外，還可以包括低純石墨，或者鱗片石墨、球狀石墨、人工合成石墨、膨脹石墨、碳纖維或無定形碳的一種或幾種混合物。進一步地，除了石墨可以作為隔膜涂層的填料以外，碳的同素異形體也可以作為涂層隔膜的無機填料，如:碳納米管、炭黑、乙炔黑、富勒烯、單層或多層石墨烯和石墨烯片。
[0027]所述的LANO基石墨稀，其為單層或多層石墨稀(層數為1~10)，粒徑為10nm為最佳。
[0028]所述的石墨稀包覆無機物，其中無機物包括金屬和金屬氧化物及其鹽化合物(舉一例如:A1、Al2O3, Al (NO3) 3)、非金屬和其氧化物及其鹽化合物(舉一例如:S1、S12,Na2S13),平均粒徑為500nm為最佳。總結來說，所述無機物包括金屬和非金屬材料，所述金屬材料為錫、銅、銀、鋁、鉻、