[发明专利]一种基于重离子径迹膜的适宜于液态电解质的锂离子电池隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于重离子径迹膜的适宜于液态电解质的锂离子电池隔膜及其制备方法。所述PI基重离子径迹微孔隔膜上的孔道为均匀的直通孔道；孔道的直径为50～500nm；孔密度为3×10⁸～2×10¹⁰个/cm²；厚度为2～50μm；本发明提供的PI基重离子径迹微孔复合隔膜包括PI基重离子径迹微孔隔膜和表面涂覆层，表面涂覆层为均匀涂布的纳米陶瓷层。本发明PI基重离子径迹微孔隔膜及复合隔膜，由于其具有直通孔道特性，故缩短了锂离子迁移距离，有利于提高锂离子电池倍率性能。

技术领域

本发明涉及一种基于重离子径迹膜的适宜于液态电解质的锂离子电池隔膜及其制备方法，属于锂离子电池隔膜领域。

背景技术

锂离子电池能量密度高，循环寿命长，在日常生活中发挥着重要作用。它是移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备的理想电源，并已成为电动汽车的主要电源之一。商业化锂离子电池一般由正极、电解液、隔膜和负极四部分组成。隔膜是置于正极和负极之间的多孔薄膜材料，其作用是阻止正极和负极活性物质直接接触而造成电池内部短路，其结构和性能决定了电池的内阻、能量密度、功率密度、循环寿命以及安全性能。性能优异的隔膜对提高电池性能至关重要。

锂离子电池隔膜材料必须具有优良的电子绝缘性、润湿性、耐腐蚀性、热稳定性、机械强度、对电解液有良好的电化学稳定性、一定的孔径以及孔隙率。上述特性之间彼此关联相互制约，在实际应用中需要综合考虑，以使电池性能得以优化。

目前商业化锂离子电池隔膜主要是微孔聚烯烃膜，包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及其复合隔膜。这类隔膜化学和电化学性质稳定，力学性能好，价格便宜。但是聚烯烃隔膜与电解液亲和性差，膜的吸液量小，难以满足电池快速充电的需求，影响循环稳定性和使用寿命。此外，其热稳定性有限，PE隔膜自闭温度只有130～140℃，电池在使用过程中容易发生热失控，聚烯烃隔膜发生热收缩，不能有效阻止剧烈的氧化还原反应，致使电池发生爆炸，危害人类生命财产安全。因此，需要对现有聚烯烃隔膜进行改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于重离子径迹膜的适宜于液态电解质的锂离子电池隔膜，为PI基重离子径迹复合隔膜，具有孔密度可调可控、孔径分布小的特点

本发明首先提供一种PI基重离子径迹微孔隔膜，其上的孔道为均匀的直通孔道；

所述孔道的直径为50～500nm；

所述PI基重离子径迹微孔隔膜上孔密度为3×10⁸～2×10¹⁰个/cm²；

所述PI基重离子径迹微孔隔膜的厚度为2～50μm。

本发明还提供了所述PI基重离子径迹微孔隔膜的制备方法，包括如下步骤：

S1、采用重离子辐照PI薄膜，得到辐照后的PI基重离子径迹膜；

S2、将所述PI基重离子径迹膜进行化学刻蚀；

S3、所述化学刻蚀结束后，经干燥后进行氧等离子体处理，得到所述PI基重离子径迹微孔隔膜。

上述的制备方法中，步骤S1中，所述重离子为氙离子、铋离子或钽离子；

所述重离子的离子能量为0.1～100MeV/u，如氙离子为19.5MeV/u，钽离子为12.5MeV/u，铋离子为9.8MeV/u；

所述辐照的密度为3×10⁸～2×10¹⁰ions/cm²。

上述的制备方法中，步骤S2中，所述化学刻蚀采用的刻蚀液为次氯酸钠水溶液，有效氯含量为≥10％，pH值为9～14，可采用酸性溶液进行调节，如硼酸；