CN103811699A - 一种锂离子二次电池用隔离膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子二次电池用隔离膜，包括聚烯烃隔离膜的基材，所述聚烯烃隔离膜的基材的一侧或两侧涂覆有氧化锆、氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮化铝中的一种或两种所构成的纳米涂层。所述纳米涂层和所述聚烯烃隔离膜的基材通过丙烯酸锂与丙烯腈共聚物粘结在一起。由于采用的丙烯酸锂与丙烯腈共聚物的水分散液，同时采用去离子水作为溶剂，生产过程简单，不会排放对环境的有污染的有毒气体，也没有火灾隐患，并且，丙烯酸锂与丙烯腈共聚物具有很高的电化学稳定性，即使电压达到4.5V也不会被氧化和分解，因此确保使用其制作的电池具备长期使用的可靠性与安全性。

Description

一种锂离子二次电池用隔离膜及其制备方法
技术领域
本发明属于化学领域，涉及一种锂离子二次电池用隔离膜及其制备方法。
背景技术
现有技术，制备锂离子二次电池用隔离膜主要有三种模式：
第一种模式：将偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物溶解于丙烯基碳酸酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、碳酸乙基甲酯、丙酮等有机性溶剂，加入一定比例的纳米级的氧化锆、氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮化铝中的一种或两种，通过喷涂、浸泡或者直接涂覆的方式将金属氧化物或者氮化物附着于聚烯烃隔离膜基材的一侧或二侧上，涂覆厚度一般为1-5um，得到改性后的锂离子二次电池用隔离膜。
第二种模式：在丁苯橡胶乳液中加入一定比例的去离子水，搅拌均匀后，加入一定比例的纳米级的氧化锆、氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮化铝中的一种或两种，通过喷涂、浸泡或者直接涂覆的方式将金属氧化物或者氮化物附着于聚烯烃隔离膜基材的一侧或二侧上，涂覆厚度一般为1-5um，得到改性后的锂离子二次电池用隔离膜。
通过现有技术的缺点：
第一种模式有采用的是有机溶剂，且采用的是比较容易挥发的溶剂，在使用的过程中存在火灾隐患和污染大气的可能，长期接触这些有机溶剂对人体也会产生危害，因此对其使用工艺要求较高
第二种模式采用的是丁苯橡胶乳液作为粘结剂，将纳米金属氧化物或者氮化物粘附于聚烯烃的隔离膜基材上，用于锂电池中，由于锂电池正极的电位较高，靠近正极一边的隔离膜也处于高电位下，丁苯橡胶长期在高电位下工作容易发生氧化和分解，导致失去粘结的功能，原来粘附上去金属氧化物或者氮化物脱落，失去原有的功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是相对于第一种模式不采用有机溶剂，不存在对人体危害及环境污染的问题，且不用担心火灾隐患；相对于第二种模式，本方案具备长期使用的可靠性。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
一种锂离子二次电池用隔离膜，包括聚烯烃隔离膜的基材，所述聚烯烃隔离膜的基材的一侧或两侧涂覆有氧化锆、氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮化铝中的一种或两种所构成的纳米涂层。
所述纳米涂层和所述聚烯烃隔离膜的基材通过丙烯酸锂与丙烯腈共聚物粘结在一起。
一种锂离子二次电池用隔离膜的制备方法，包括：
(1)将丙烯酸锂与丙烯腈共聚物的水分散液加入去离子水中；
(2)添加纳米级氧化锆、氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮化铝中的一种或两种，搅拌并研磨；
(3)将步骤(2)处理后的所述纳米级氧化锆、氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮化铝的一种或两种附着于聚烯烃隔离膜基材的一侧或二侧上；
(4)高温烘烤去掉水分，所述纳米级氧化锆、氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮化铝的一种或两种形成纳米级涂层并通过所述丙烯酸锂与丙烯腈共聚物附着在所述隔离膜基材上。
本发明采取了上述方案以后，由于采用的丙烯酸锂与丙烯腈共聚物的水分散液，同时采用去离子水作为溶剂，生产过程简单，不会排放对环境的有污染的有毒气体，也没有火灾隐患，并且，丙烯酸锂与丙烯腈共聚物具有很高的电化学稳定性，即使电压达到4.5V也不会被氧化和分解，因此确保使用其制作的电池具备长期使用的可靠性与安全性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
下面结合附图对本发明进行详细的描述，以使得本发明的上述优点更加明确。其中，
图1是本发明实施例的锂离子二次电池用隔离膜的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
如图1所示，所述锂离子二次电池用隔离膜，包括聚烯烃隔离膜的基材1，所述聚烯烃隔离膜的基材的一侧或两侧涂覆有氧化锆、氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮化铝中的一种或两种所构成的纳米涂层2。
其中，在实施例中，所述纳米涂层和所述聚烯烃隔离膜的基材通过丙烯酸锂与丙烯腈共聚物粘结在一起。
由于丙烯酸锂与丙烯腈共聚物和所述纳米涂层在实际的产品中并不能明显看出其区别，因此，在图中并没有做标注。
其中，在实施例中，所述纳米涂层的厚度在2-5微米。
并且，所述丙烯酸锂与丙烯腈共聚物的分子量在60万～250万之间。
本发明采取了上述方案以后，由于采用的丙烯酸锂与丙烯腈共聚物的水分散液，同时采用去离子水作为溶剂，生产过程简单，不会排放对环境的有污染的有毒气体，也没有火灾隐患，并且，丙烯酸锂与丙烯腈共聚物具有很高的电化学稳定性，即使电压达到4.5V也不会被氧化和分解，因此确保使用其制作的电池具备长期使用的可靠性与安全性。
以下结合具体实施例对本发明的制备方法进行说明，主要包括下列的几个主要步骤，概括如下：
(1)将丙烯酸锂与丙烯腈共聚物的水分散液加入去离子水中；
(2)添加纳米级氧化锆、氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮化铝中的一种或两种，搅拌并研磨；
(3)将步骤(2)处理后的所述纳米级氧化锆、氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮化铝的一种或两种附着于聚烯烃隔离膜基材的一侧或二侧上；
(4)高温烘烤去掉水分，所述纳米级氧化锆、氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮化铝的一种或两种形成纳米级涂层并通过所述丙烯酸锂与丙烯腈共聚物附着在所述隔离膜基材上。
其中，根据不同的实施例，步骤(1)中，所述丙烯酸锂与丙烯腈共聚物的重量含量在0.5％-20％。
其中，根据不同的实施例，步骤(2)中，所述纳米级氧化锆、氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮化铝的重量含量在2％-30％。
其中，根据不同的实施例，步骤(3)中，所述去离子水通过喷涂、浸泡或者直接涂覆的方式附着于聚烯烃隔离膜基材的一侧或二侧上。
并且，通过上述方法处理哟呼，所述纳米层附着于聚烯烃隔离膜基材的隔离膜上，形成高安全性的锂离子二次电池用隔离膜。
本发明采取了上述方案以后，由于采用的丙烯酸锂与丙烯腈共聚物的水分散液，同时采用去离子水作为溶剂，生产过程简单，不会排放对环境的有污染的有毒气体，也没有火灾隐患，并且，丙烯酸锂与丙烯腈共聚物具有很高的电化学稳定性，即使电压达到4.5V也不会被氧化和分解，因此确保使用其制作的电池具备长期使用的可靠性与安全性。
需要说明的是，对于上述方法实施例而言，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种锂离子二次电池用隔离膜，其特征在于，包括聚烯烃隔离膜的基材，所述聚烯烃隔离膜的基材的一侧或两侧涂覆有氧化锆、氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮化铝中的一种或两种所构成的纳米涂层。
2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池用隔离膜，其特征在于，所述纳米涂层的厚度在2-5微米。
3.根据权利要求1或2所述的锂离子二次电池用隔离膜，其特征在于，所述纳米涂层和所述聚烯烃隔离膜的基材通过丙烯酸锂与丙烯腈共聚物粘结在一起。
4.根据权利要求3所述的锂离子二次电池用隔离膜，其特征在于，其特征在于，所述丙烯酸锂与丙烯腈共聚物的分子量在60万～250万之间。
5.一种锂离子二次电池用隔离膜的制备方法，其特征在于，包括：
(1)将丙烯酸锂与丙烯腈共聚物的水分散液加入去离子水中；
(2)添加纳米级氧化锆、氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮化铝中的一种或两种，搅拌分散均匀；
(3)将步骤(2)处理后的所述纳米级氧化锆、氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮化铝的一种或两种附着于聚烯烃隔离膜基材的一侧或二侧上；
(4)高温烘烤去掉水分，所述纳米级氧化锆、氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮化铝的一种或两种形成纳米级涂层并通过所述丙烯酸锂与丙烯腈共聚物附着在所述隔离膜基材上。
6.根据权利要求5所述的锂离子二次电池用隔离膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述丙烯酸锂与丙烯腈共聚物的重量含量在0.5％-20％。
7.根据权利要求5所述的锂离子二次电池用隔离膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述纳米级氧化锆、氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮化铝的重量含量在2％-30％。
8.根据权利要求5所述的锂离子二次电池用隔离膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述去离子水通过喷涂、浸泡或者直接涂覆的方式附着于聚烯烃隔离膜基材的一侧或二侧上。
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