一種涂覆氧化鋁的隔膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種涂覆氧化鋁的隔膜及其制備方法，包括以下步驟：將經(jīng)親水處理的隔膜浸潤在Al3+的鹽溶液中，然后垂直拉出，在氨氣與氮?dú)饣旌蠚獾姆諊潞婵?分鐘～24小時，再進(jìn)行室溫干燥，得到含氫氧化鋁的隔膜，壓制，之后在氮?dú)饣蛘哒婵諚l件下進(jìn)行烘烤脫水，冷卻，再依次用水、醇洗滌，最后干燥，得到涂覆氧化鋁的隔膜。本發(fā)明避免了有機(jī)物或其他添加劑的使用，并大大縮短了反應(yīng)時間，不需要高溫?zé)Y(jié)，工藝簡單，能夠有效的提高氧化鋁涂覆的緊密性和均勻性，并且不易掉粉。
【專利說明】一種涂覆氧化鋁的隔膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料化學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種涂覆氧化鋁的隔膜及其制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隔膜作為鋰離子電池中的關(guān)鍵內(nèi)層組件之一，其對電池的容量、循環(huán)性能、充放電電流密度等關(guān)鍵特性有直接的影響，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能有重要作用。采用氧化鋁作為涂層材料涂覆在鋰電池隔膜表面可以在電流過大時，體積膨脹，有效阻斷電流，為大功率鋰電池高能量安度且安全可靠充放電提供了可能。并且，具有非常優(yōu)良的導(dǎo)熱性能和優(yōu)良的阻燃性，會阻止大范圍的燃燒甚至爆炸，從而提高電池的安全性。 [0003]現(xiàn)有技術(shù)中記載了一些使用無機(jī)鹽為原料的隔膜制備方法，但這些方法存在以下缺點(diǎn):首先，需要加入有機(jī)物或其他添加劑，工藝復(fù)雜且不環(huán)保；其次，反應(yīng)時間較長，常需要幾天或幾周；第三，對反應(yīng)條件要求較高，通常需要高溫。德國的德固賽通過熱壓的形式直接將無機(jī)粉體壓到隔膜上面，容易出現(xiàn)掉粉現(xiàn)象，引起隔膜性質(zhì)發(fā)生變化，從而直接影響鋰電池容量及充放電性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明旨在提供一種涂覆氧化鋁的隔膜制備方法，該方法避免了有機(jī)物或其他添加劑的使用，并大大縮短了反應(yīng)時間，不需要高溫?zé)Y(jié)，工藝簡單，還能夠有效的提高氧化鋁涂覆的緊密性和均勻性，并且不易掉粉。
[0005]本發(fā)明提供的一種涂覆氧化鋁的隔膜制備方法，其特征在于，包括以下步驟:將經(jīng)親水處理的隔膜浸潤在Al3+的鹽溶液中，然后垂直拉出，在氨氣與氮?dú)饣旌蠚獾姆諊潞婵?分鐘~24小時，再進(jìn)行室溫干燥，得到含氫氧化鋁的隔膜，壓制，之后在氮?dú)饣蛘哒婵諚l件下進(jìn)行烘烤脫水，冷卻，再依次用水、醇洗滌，最后干燥，得到涂覆氧化鋁的隔膜。
[0006]優(yōu)選地，親水處理為將隔膜浸泡在十二烷基磺酸、聚乙二醇、或氟碳烷活性劑中，浸泡10-30分鐘，或者將隔膜放入等離子體處理腔內(nèi)，通入氬氣，打開射頻電源，調(diào)設(shè)功率至500W，在常壓下處理0.5~10分鐘。
[0007]優(yōu)選地，隔膜為聚丙烯(PP)隔膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(ΡΡ/ΡΕ/ΡΡ)隔膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)無紡布隔膜中的一種。
[0008]優(yōu)選地，Al3+的鹽溶液為 Al2 (SO4) 3、Al (NO3) 3 或 AlCl3 溶液。
[0009]優(yōu)選地，Al3+的鹽溶液的濃度為lmol/L。
[0010]優(yōu)選地,氨氣與氮?dú)饣旌蠚獾姆諊邪睔馀c氮?dú)獾捏w積比為1:廣10。
[0011]優(yōu)選地，在氨氣與氮?dú)饣旌蠚獾姆諊?(Tl20° C烘烤6分鐘~24小時。
[0012]優(yōu)選地，壓制為通過對輥機(jī)進(jìn)行對輥，在2Χ IO5Pa壓強(qiáng)下壓制。
[0013]優(yōu)選地，烘烤脫水的時間為f 24小時，溫度為150度。
[0014]優(yōu)選地，氧化鋁的平均顆粒直徑為0.05^1 μ m ；
[0015]本發(fā)明還提供上述方法制得的涂覆氧化鋁的隔膜。[0016]現(xiàn)有技術(shù)中，常使用粘合劑來將活性物質(zhì)粘結(jié)在電池隔膜上，但是在電池充放電過程中可能引起粘合劑被電解液溶脹、破裂等現(xiàn)象，導(dǎo)致電池短路引起爆炸，因此存在一定安全隱患。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明避免了有機(jī)物或其他添加劑的使用，直接將氧化鋁涂覆與隔膜表面，減少電池內(nèi)不必要的內(nèi)阻，保證了在電池充放電循環(huán)中活性物質(zhì)、集流體等界面間的聯(lián)通，提高了隔膜的性能。并且，本發(fā)明反應(yīng)時間短，不需要高溫?zé)Y(jié)，工藝簡單，能夠有效的提高氧化鋁涂覆的緊密性和均勻性，并且不易掉粉。通過添加氧化鋁納米涂層，提高電池隔膜的耐熱性，提高電池的安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
[0018]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的氧化鋁涂層的隔膜電子顯微鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020]實(shí)施例1
[0021]將PP隔膜浸泡在十二烷基磺酸中10分鐘，使之表面親水，取出，再將該處理過的隔膜浸泡在lmol/L的Al2 (SO4)3溶液中，垂直拉出，在氨氣與氮?dú)饣旌蠚?體積比1:1)的氛圍下80° C烘烤6分鐘，再進(jìn)行室溫干燥，得到含氫氧化鋁的隔膜，通過對輥機(jī)進(jìn)行對輥，在2 X IO5Pa壓強(qiáng)下壓制，再在氮?dú)鈼l件下進(jìn)行150度烘烤脫水I小時，然后在室溫下冷卻，再依次用水、醇洗滌，最后干燥，得到含Y -氧化鋁薄層的隔膜。
[0022]所得涂覆氧化鋁的隔膜的電子顯微鏡圖如圖1所示，由圖可知隔膜中氧化鋁的平均顆粒直徑為0.1 μ m。
[0023]實(shí)施例2
[0024]將ΡΡ/ΡΕ/ΡΡ隔膜放入等離子體處理腔內(nèi)，通入氬氣，打開射頻電源，調(diào)設(shè)功率至500W，在常壓下處理10分鐘，使之表面親水，取出，再將該處理過的隔膜浸泡在lmol/L的Al (NO3) 3溶液中，垂直拉出，在氨氣與氮?dú)饣旌蠚?體積比1:3)的氛圍下100° C烘烤24小時，再進(jìn)行室溫干燥，得到含氫氧化鋁的隔膜，通過對輥機(jī)進(jìn)行對輥，在2 X IO5Pa壓強(qiáng)下壓制，再在真空條件下進(jìn)行150度烘烤脫水24小時，然后在室溫下冷卻，再依次用水、醇洗滌，最后干燥，得到含Y-氧化鋁薄層的隔膜，隔膜中氧化鋁的平均顆粒直徑為I μ m。
[0025]實(shí)施例3
[0026]將PP隔膜浸泡在聚乙二醇中20分鐘，使之表面親水，取出，再將該處理過的隔膜浸泡在lmol/L的AlCl3溶液中，垂直拉出，在氨氣與氮?dú)饣旌蠚?體積比1:5)的氛圍下120° C烘烤2小時，再進(jìn)行室溫干燥，得到含氫氧化鋁的隔膜，通過對輥機(jī)進(jìn)行對輥，在2 X IO5Pa壓強(qiáng)下壓制，再在氮?dú)鈼l件下進(jìn)行150度烘烤脫水12小時，然后在室溫下冷卻，通過對輥機(jī)進(jìn)行對輥，在2X105Pa壓強(qiáng)下壓制，再依次用水、醇洗滌，最后干燥，得到含Y -氧化鋁薄層的隔膜，隔膜中氧化鋁的平均顆粒直徑為0.05 μ m。
[0027]實(shí)施例4[0028]將PET無紡布隔膜浸泡在氟碳烷活性劑中30分鐘，使之表面親水，取出，再將該處理過的隔膜浸泡在lmol/L的Al2(SO4)3溶液中，垂直拉出，在氨氣與氮?dú)饣旌蠚?體積比1:10)的氛圍下120° C烘烤2小時，再進(jìn)行室溫干燥，得到含氫氧化鋁的隔膜，通過對輥機(jī)進(jìn)行對輥，在2 X IO5Pa壓強(qiáng)下壓制，再在真空條件下進(jìn)行150度烘烤脫水12小時，然后在室溫下冷卻，通過對輥機(jī)進(jìn)行對輥，在2X IO5Pa壓強(qiáng)下壓制，再依次用水、醇洗滌，最后干燥，得到含Y氧化鋁薄層的隔膜，隔膜中氧化鋁的平均顆粒直徑為0.6 μ m。
[0029]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種涂覆氧化鋁的隔膜制備方法，其特征在于，包括以下步驟:將經(jīng)親水處理的隔膜浸潤在Al3+的鹽溶液中,然后垂直拉出，在氨氣與氮?dú)饣旌蠚獾姆諊潞婵?分鐘~24小時，再進(jìn)行室溫干燥，得到含氫氧化鋁的隔膜，壓制，之后在氮?dú)饣蛘哒婵諚l件下進(jìn)行烘烤脫水，冷卻，再依次用水、醇洗滌，最后干燥，得到涂覆氧化鋁的隔膜。
2.如權(quán)利要求1所述的涂覆氧化鋁的隔膜制備方法，其特征在于，所述親水處理為將隔膜浸泡在十二烷基磺酸、聚乙二醇、或氟碳烷活性劑中，浸泡10-30分鐘，或者將隔膜放入等離子體處理腔內(nèi)，通入氬氣，打開射頻電源，調(diào)設(shè)功率至500W，在常壓下處理0.5^10分鐘。
3.如權(quán)利要求1或2所述的涂覆氧化鋁的隔膜制備方法，其特征在于，所述隔膜為聚丙烯隔膜，聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯隔膜，聚對苯二甲酸乙二醇酯無紡布隔膜中的一種。
4.如權(quán)利要求1所述的涂覆氧化鋁的隔膜制備方法，其特征在于，所述Al3+的鹽溶液為 Al2 (SO4) 3、Al (NO3) 3 或 AlCl3 溶液。
5.如權(quán)利要求1所述的涂覆氧化鋁的隔膜制備方法，其特征在于，所述Al3+的鹽溶液的濃度為lmol/L。
6.如權(quán)利要求1所述的涂覆氧化鋁的隔膜制備方法，其特征在于，所述氨氣與氮?dú)饣旌蠚獾姆諊校睔馀c氮?dú)獾捏w積比為1:1~10。
7.如權(quán)利要求1所述的涂覆氧化鋁的隔膜制備方法，其特征在于，所述壓制為通過對輥機(jī)進(jìn)行對輥，在2 X 1O5Pa壓強(qiáng)下壓制。
8.如權(quán)利要求1所述的涂覆氧化鋁的隔膜制備方法，其特征在于，所述烘烤脫水時間為1~24小時，溫度為150 度。
9.如權(quán)利要求1所述的涂覆氧化鋁的隔膜制備方法，其特征在于，所述涂覆氧化鋁的隔膜中氧化鋁的平均顆粒直徑為0.05^1 μ m。
10.一種涂覆氧化鋁的隔膜，其特征在于:所述涂覆氧化鋁的隔膜由1~9任一權(quán)利要求所述的方法制備。
【文檔編號】H01M2/16GK103730618SQ201210388888
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月15日
【發(fā)明者】周明杰, 王要兵, 袁新生 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司