[发明专利]纳米纤维复合隔膜及其制备方法、锂离子电池

说明书

技术领域

发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种纳米纤维复合隔膜及其制备方法、使用该纳米纤维复合隔膜的锂离子电池。

背景技术

目前，在国家政策的支持下,锂电池在电动汽车上得到大力推广，电池的安全性被认为是制约电动汽车发展的关键因素之一,安全性也成为未来电动汽车需要攻克的技术难题。为了促进各电池生产企业技术的发展,国家工业和信息化部于2015年5月下发了GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及实验方法》，从2015年5月15日实施。

目前锂电池的问题主要表现为电池起火、爆炸，其直接原因为电池内部局部发生短路，短路点进行大电流放电，产生大量热量无法及时扩散，电芯局部温度瞬间过高引起电解液、隔膜燃烧，电池负极SEI膜分解、正极材料分解，产生大量气体，电芯失效。造成电芯内部短路的原因有挤压、重冲、过充、过放、短路、振动、跌落、焚烧、加热、针刺等，其中针刺项目测试比较难通过，针刺测试操作方法为使用一定直径的钢针、在规定的速度下，从垂直于电池极板的方向贯穿，贯穿位置为电芯中心。改善针刺的方法较多，如从电解液添加剂、正极材料、负极材料等方面，但改善效果甚微。

发明内容

发明要解决的技术问题在于，提供一种导热性好，提高电池抗针刺性能的纳米纤维复合隔膜及其制备方法、使用该纳米纤维复合隔膜的锂离子电池。

发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种纳米纤维复合隔膜，用于锂离子电池，包括基材、通过静电纺丝工艺形成在所述基材上的复合层；所述复合层包括原料如下：聚偏氟乙烯-六氟丙烯纺丝液及氧化锆；所述氧化锆的用量为所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯纺丝液总质量的2-4％。

优选地，所述复合层形成在所述基材相对两面的至少一面上。

优选地，所述氧化锆的粒径为10～20nm。

优选地，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯纺丝液由聚偏氟乙烯-六氟丙烯与溶剂混合制成。

优选地，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯纺丝液中，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯与溶剂的质量比为11-21：79-89。

优选地，所述纳米纤维复合隔膜的厚度为14-20μm。

本发明还提供一种纳米纤维复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、配制复合层溶液：将占聚偏氟乙烯-六氟丙烯纺丝液总质量的2-4％的氧化锆分散到所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯纺丝液中；

S2、通过静电纺丝设备将所述复合层溶液喷射到基材上，以在所述基材上形成复合层；

S3、将形成有复合层的基材进行真空烘烤，制得纳米纤维复合隔膜。

优选地，步骤S1中，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯纺丝液由聚偏氟乙烯-六氟丙烯与溶剂混合制成；所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯与溶剂的质量比为11-21：79-89。

优选地，步骤S2中，控制所述复合层在所述基材上的厚度，以制得厚度为14-20μm的纳米纤维复合隔膜；

步骤S3中，所述真空烘烤的温度为100-120℃。

本发明还提供一种锂离子电池，包括电芯，所述电芯包括上述任一项所述的纳米纤维复合隔膜或上述任一项所述的纳米纤维复合隔膜的制备方法制得的纳米纤维复合隔膜。

发明的有益效果：以氧化锆配合聚偏氟乙烯-六氟丙烯纺丝液制备纳米纤维复合隔膜，提高隔膜的电化学性能和安全性能；该纳米纤维复合隔膜导热性好，具有高耐热性。当使用该隔膜的电池针刺后，针刺部分并未进一步扩大，由于其中纳米纤维复合隔膜的高导热性，使得短路处的产生地热量能够足够扩散，提高电池的抗针刺能力。电池针刺测试通过率可达到100％，且针刺后电池电芯内部温度较低。

附图说明

下面将结合附图及实施例对发明作进一步说明，附图中：

图1是发明一实施例的纳米纤维复合隔膜的剖面结构示意图；

图2是发明一实施例的纳米纤维复合隔膜的制备方法流程图；

图3是本发明的纳米纤维复合隔膜的SEM图；

图4是本发明的复合隔膜和现有技术的常规隔膜分别制成圆柱电池后的交流阻抗测试曲线对比图；

图5是本发明的复合隔膜和现有技术的常规隔膜分别制成圆柱电池后的充放电测试曲线对比图。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明发明的具体实施方式。