[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。而目前锂离子电池以及超级电容器所用到的电解质都是液态，并且主要是LiPF₆的有机溶液。由于不可避免的水分的存在，因而会在电解质中分解出HF。而HF的存在会对负极材料造成腐蚀从而使得锂离子电池以及超级电容器的容量逐渐衰减，因此，应尽可能的降低电解质HF的含量。另一方面，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，该隔膜包括聚烯烃隔膜基体和基体表面的包覆层，包覆层的材质为碳酸钙粉体与有机粘结剂混合材料，该隔膜孔径适合、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，且包覆层能降低电解质中氢氟酸的含量，从而可提高电化学电池或电容器的使用寿命。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，包括聚烯烃隔膜基体和包覆在所述聚烯烃隔膜基体表面的包覆层，所述包覆层的材质为碳酸钙粉体与有机粘结剂按质量比2:8~9:1混合形成的混合材料，包覆层的厚度为3~10μm。

优选地，所述聚烯烃隔膜基体为聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、聚乙烯-聚丙烯双层复合隔膜或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯三层隔膜。

优选地，所述聚烯烃隔膜基体的厚度为15~25μm。

优选地，所述有机粘结剂为聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、改性丁苯橡胶、氟化橡胶和聚氨酯中的一种或多种。

所述碳酸钙粉体的纯度优选为99.9%及以上，最好是99.99%以上。

优选地，所述碳酸钙粉体的平均粒径为50~1000nm。更优选地，所述碳酸钙粉体的平均粒径为100~500nm。

优选地，所述包覆层的材质为碳酸钙粉体与有机粘结剂按质量比4:6~9:1混合形成的混合材料。

优选地，电化学电源隔膜的孔隙率为40~45%，平均孔径为0.5~0.8μm。

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：

将有机粘结剂溶解于有机溶剂中形成乳液，所述有机粘结剂占所述乳液的质量百分比为1~20%，然后向该乳液中加入碳酸钙粉体，球磨，混合均匀，得到悬浮液；所述碳酸钙粉体与所述有机粘结剂的质量比为2:8~9:1；

将所述悬浮液均匀涂敷在聚烯烃隔膜基体的表面，烘干，即得电化学电源隔膜；所述电化学电源隔膜包括聚烯烃隔膜基体和包覆在所述聚烯烃隔膜基体表面的包覆层，所述包覆层的材质为碳酸钙粉体与有机粘结剂混合形成的混合材料。

优选地，所述聚烯烃隔膜基体为聚乙烯隔膜、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，所述聚烯烃隔膜基体的厚度为15~25μm。

优选地，所述有机溶剂为乙醇、丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮和环己烷中的一种或多种。

优选地，所述有机粘结剂为聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、改性丁苯橡胶、氟化橡胶和聚氨酯中的一种或多种。

优选地，所述乳液中，所述有机粘结剂的质量百分含量为1~10%。

所述碳酸钙粉体的纯度优选为99.9%及以上，最好是99.99%以上。

优选地，所述碳酸钙粉体的平均粒径为50~1000nm。更优选地，所述碳酸钙粉体的平均粒径为100~500nm。

优选地，所述碳酸钙粉体与有机粘结剂按质量比4:6~9:1混合形成的混合材料。

优选地，所述球磨的时间为6~12小时。

优选地，所述涂敷的方式包括浸渍涂布、刮刀涂布、刮棒涂布或喷涂。