[发明专利]一种隔膜的制备方法及隔膜和锂离子电池

说明书

本发明提供了一种隔膜的制备方法，包括以下步骤：将第一纤维素与聚氧化乙烯基化合物搅拌混合；然后加入第二纤维素继续搅拌混合，烘干，得到聚合物膜，完成隔膜的制备；其中，第一纤维素为木质纤维素，木质纤维素在隔膜中的质量占比大于或等于20％；聚氧化乙烯基化合物与所述第二纤维素的质量比为(6～9)：(1～4)；所述第二纤维素为羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基羟丙纤维素中的至少一种。相比于现有技术，本发明凝胶态的电解质隔膜将Lisupgt;+/supgt;嵌在分子链段之间，可以使得充放电过程中Lisupgt;+/supgt;沉积的更加均匀，大大抑制了锂枝晶的产生，同时聚氧化乙烯形成的微小纳米孔洞可容纳更多电解液，增加了隔膜的吸液率。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种隔膜的制备方法及隔膜和锂离子电池。

背景技术

在化石燃料能源日益减少的当今世界，人们对于清洁能源的渴求愈来愈剧烈。与传统铅蓄电池相比，锂离子电池的能量密度是其三至五倍，且锂离子电池具有原料污染小，可重复充放电等优点。现今，锂离子电池已经应用到我们日常生活的方方面面，大到新能源汽车，小到笔记本电脑、智能手机等都广泛地使用锂离子电池供能。而随着科技的不断进步，人们对更安全、更环保的锂离子电池的需求也越来越大。出于商业目的，针对锂离子电池的物理和电化学方面的改进也随之增多。

锂离子电池主要由正负极、电解液与隔膜组成。其中，隔膜在电池中一方面起到防止短路的作用，另一方面为锂离子的顺利移动提供路径。由于隔膜与锂电池的电化学性能直接相关，因此对隔膜的各项性能都提出了很高的要求。理想的隔膜应具有高温热稳定性，以防止短路危险；含有小于1μm的孔径，且足够的孔隙率；另外还得能容纳有机电解质而不泄漏，具有机械强度、亲水性和对有机电解质的高亲和力，对具有高度腐蚀性的电解质具有化学稳定性，特别是长时间保持充放电等特性。但目前市面的隔膜均很难达到上述要求。

近年来聚合物凝胶电解质(GPE)作为一种安全、有前途的电解质体系，在锂离子电池中的应用受到了广泛的关注。这主要是因为目前锂离子电池的商业应用中在高倍率充放电下容易析锂、产生锂枝晶及局部过热等不良现象，而该原因主要是因为液态有机电解质的使用。使用液体电解质，电池在短路或局部过热的情况下很容易失效甚至爆炸，但聚合物凝胶电解质聚合物凝胶电解质不存在过热、电解液泄漏和重复使用等安全问题。另外，聚合物凝胶电解质在形状、加工性和加工性能等方面有较大的优势。

但是目前聚合物凝胶电解质最常用的制备方法是：将聚合物基质与锂盐作为A液，再与加有光敏引发剂和酯类溶剂的B液相混合，之后用紫外光照射得到固化物和可溶性凝胶电解质。此种方法终所有的操作必须在氩气手套箱中进行，且该种制备十分复杂冗繁不易于商业应用，因此需要一种更为便捷的合成方法。

发明内容

本发明的目的之一在于：提供一种隔膜的制备方法，本发明制备方法简单，且制备得到的锂电池聚合物凝胶电解质隔膜具有力学性能好、对锂枝晶有良好抑制效果的优点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种隔膜的制备方法，包括以下步骤：

将第一纤维素与聚氧化乙烯基化合物搅拌混合；

然后加入第二纤维素继续搅拌混合，烘干，得到聚合物膜，完成隔膜的制备；

其中，所述第一纤维素为木质纤维素，所述木质纤维素在所述隔膜中的质量占比大于或等于20％；所述聚氧化乙烯基化合物与所述第二纤维素的质量比为(6～9)：(1～4)；所述第二纤维素为羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基羟丙纤维素中的至少一种。

优选的，所述隔膜的制备方法为：

先将所述木质纤维素与水溶剂混合，得到A液；

然后将所述A液与所述聚氧化乙烯基化合物的溶液搅拌混合，再加入所述第二纤维素继续搅拌混合，于50～150℃下烘干，得到聚合物膜；