[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。，受热会发生明显的收缩而导致锂离子电池以及超级电容器内部短路，因此需提高隔膜耐热性以提高锂离子电池以及超级电容器的安全性。

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，该隔膜以聚烯烃隔膜作为基体，基体表面具有可阻燃的氢氧化铝包覆层，该隔膜孔径大小适合、孔径分布均匀、对电解质的润湿性能、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循环性能和安全性能。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，包括聚烯烃隔膜和包覆在所述聚烯烃隔膜表面的包覆层，所述包覆层的物质为氢氧化铝，所述聚烯烃隔膜的厚度为10~50微米，所述包覆层的厚度为3~8微米。

优选地，所述聚烯烃隔膜为聚乙烯隔膜（PE隔膜）、聚丙烯隔膜（PP隔膜）、聚乙烯-聚丙烯双层隔膜或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯(PP-PE-PP)三层隔膜。

第二方面，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；

将厚度为10~50μm的聚烯烃隔膜浸入所述氯化铝溶液中0.5~3小时，取出，得表面附着有氯化铝溶液的聚烯烃隔膜；

将所述附着有氯化铝溶液的聚烯烃隔膜置于氨气环境中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，即得电化学电源隔膜，所述电化学电源隔膜为表面具有包覆层的聚烯烃隔膜，所述包覆层的物质为氢氧化铝。

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%。

将聚烯烃隔膜浸入所述氯化铝溶液中0.5~3小时，取出，得表面附着有氯化铝溶液的聚烯烃隔膜；

优选地，所述聚烯烃隔膜为聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、聚乙烯-聚丙烯双层隔膜或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯三层隔膜。

优选地，所述聚烯烃隔膜的厚度为10~50μm。更优选地，所述聚烯烃隔膜的厚度为10~30μm。

优选地，聚烯烃隔膜浸入氯化铝溶液中的时间为1~2小时。

将所述附着有氯化铝的聚烯烃隔膜置于氨气环境中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聚烯烃隔膜。

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，附着在聚烯烃隔膜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，聚烯烃隔膜再经去离子水冲洗1~10次，洗去反应生成的氯化铵，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聚烯烃隔膜。本发明用氢氧化铝包覆聚烯烃隔膜基体后，使聚烯烃隔膜具有更好的耐热性能，更高的破膜温度。且包覆的氢氧化铝具有阻燃的效果，能够进一步提升锂离子电池和超级电容器的安全性能。

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。

优选地，所述电化学电源隔膜的孔隙率为40%~45%，平均孔径为0.3~0.5μm。

优选地，所述包覆层的厚度为3~8微米。

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一方面提供的所述电化学电源隔膜。

本发明对电化学电池或电容器的具体制备过程无特殊限制，采用现有常规方法即可。

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：