[发明专利]电化学电源隔膜及其制备方法、电化学电池或电容器

说明书

技术领域

本发明涉及电化学领域，特别是涉及一种电化学电源隔膜及其制备方法。本发明还涉及一种电化学电池或电容器。

背景技术

随着人类生产力的发展，越来越多的汽车行驶在城市、乡村的大街小巷中。汽车的普及给人们的生活带来了极大的便利。然而，伴随而来的问题也越来越严重。石油等不可再生能源的消耗不断加速，汽车尾气的排放给环境造成的影响也不断扩大。目前，人们为了解决这些问题提出发展电动汽车，以期取代传统汽车。而其中的关键在于是否有能量密度、功率密度足够大，循环寿命足够长、安全可靠的动力电池取代内燃机。而决定动力电池安全性的关键在于其中的隔膜，其主要的功能是隔绝正负极以防止电池自我放电及两极短路等问题。

目前锂离子电池普遍采用的隔膜为多孔聚烯烃隔膜。但是这种隔膜不仅对电解质的润湿性能差，而且耐热温度偏低。为提高锂离子电池和超级电容器的安全性，就必须提高隔膜的耐热性。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提供一种电化学电源隔膜及其制备方法，该方法以铝网作为支撑基体，在基体表面包覆可阻燃的氢氧化铝，所得电化学电源隔膜孔径适合、耐热性能好，安全性高，从而可有效提高电化学电池或电容器的安全性。本发明还相应提供了一种电化学电池或电容器。

第一方面，本发明提供了一种电化学电源隔膜的制备方法，包括以下步骤：

将无水氯化铝溶于溶剂中配制成质量浓度为10~60%的氯化铝溶液；

将铝网置于200~650℃的含氧气氛中氧化0.5~24小时后，取出并浸入所述氯化铝溶液中0.5~3小时，取出，干燥，得表面附着有氯化铝的铝网；

将所述附着有氯化铝的铝网置于氨气环境中1~2小时，待氯化铝反应完全后，取出，去离子水洗涤至中性，干燥，即得包覆有氢氧化铝的铝网电化学电源隔膜。

优选地，所述溶剂为水、乙醇、乙醚、氯仿、硝基苯、二硫化碳和四氯化碳或其任意组合。

优选地，氯化铝溶液的质量浓度为30~50%。

将铝网置于200~650℃的含氧气氛中氧化0.5~24小时后，取出并浸入氯化铝溶液中0.5~3小时，取出，干燥，得表面附着有氯化铝的铝网。

具体地，将铝网置于马弗炉中，以2℃/min的速率加热到200~650℃后保温0.5~24进行氧化。

优选地，所述铝网氧化时，氧化温度为500~650℃。

优选地，氧化的时间为12~24小时。

优选地，铝网浸入氯化铝溶液中的时间为1~2小时。

优选地，所述铝网的厚度为10~40μm。

优选地，所述铝网的气孔尺寸为1~10μm。

所述含氧气氛可以为空气、氧气气氛或其他含氧的非还原性气体气氛。

优选地，所述干燥为真空干燥，干燥温度为50~100℃。更优选地，所述干燥温度为60~80℃。

优选地，干燥时间为12~24小时。

将所述附着有氯化铝的铝网置于氨气环境中1~2小时，待氯化铝反应完全后，取出，去离子水洗涤至中性，干燥，即得包覆有氢氧化铝的铝网电化学电源隔膜。

所述的氨气环境可以是流动的，也可以是静止的。在所述氨气环境中，附着在铝网表面的氯化铝与氨气发生化学反应，生成了阻燃性能良好的氢氧化铝，铝网再经去离子水冲洗1~10次，直至冲洗液的pH显示为中性，干燥后，即得包覆有氢氧化铝的铝网电化学电源隔膜。本发明用氢氧化铝包覆铝网后，铝网基体在变得绝缘的同时，也控制其孔径降到了1微米以下，从而适合于锂离子电池和超级电容器。

优选地，所述干燥为真空干燥，干燥温度为50~100℃。更优选地，所述干燥温度为60~80℃。

优选地，干燥时间为12~24小时。

第二方面，本发明提供了一种由上述制备方法制备得到的电化学电源隔膜。该电化学电源隔膜的孔隙率为40~45%，平均孔径为0.3~0.5μm。

第三方面，本发明提供了一种电化学电池或电容器，该电化学电池或电容器的隔膜采用本发明第二方面提供的所述电化学电源隔膜。

本发明提供的电化学电源隔膜及其制备方法，具有如下有益效果：

（1）本发明电化学电源隔膜以高熔点的铝网为基体，以高熔点的氢氧化铝对该基体进行包覆，在使铝网基体变得绝缘的同时，使其孔径降到1微米以下从而适合锂离子电池和超级电容器，这种高熔点的隔膜能够有效的提高锂离子电池和超级电容器的安全性；

（2）本发明电化学电源隔膜的制备方法简单有效，成本低，适用于大规模生产。

附图说明