電化學電源隔膜及其制備方法、電化學電池或電容器技術

本發明專利技術提供了一種電化學電源隔膜及其制備方法，其方法包括：將粘結劑溶解于溶劑中形成乳液，乳液中粘結劑的質量百分含量為1%~10%；向上述乳液中加入5~30倍粘結劑質量的正硅酸乙酯，混合均勻，再向乳液中滴入質量濃度為20%~35%的氨水，攪拌4~12小時，得到混合液體；其中，滴入的氨水質量與正硅酸乙酯的質量比為1:1.5~1:4；將無紡布隔膜浸入混合液體中0.5~3小時，取出，干燥，即得表面包覆有二氧化硅的無紡布電化學電源隔膜。該電化學電源隔膜孔徑適合、耐熱性能好，安全性高，從而可有效提高電化學電池或電容器的安全性。本發明專利技術還提供了一種使用該隔膜的電化學電池或電容器。

Electrochemical power supply diaphragm and preparation method thereof, electrochemical cell or capacitor

The present invention provides an electrochemical power diaphragm and a preparation method thereof. The method comprises the following steps: a binder dissolved in a solvent to form emulsion content in emulsion binder 1%~10%; ethyl orthosilicate, add 5~30 times to the binder in the emulsion mixed evenly, then drops to the emulsion concentration 20%~35% ammonia, stirring for 4~12 hours, get mixed liquid; wherein, the quality of the quality of ammonia water and TEOS drops into a ratio of 1:1.5~1:4; 0.5~3 nonwoven immersed in mixed liquid in hours, remove the dry, the surface coated non-woven diaphragm with silicon dioxide electrochemical power source. The electrochemical power supply has the advantages of good pore size, good heat resistance and high safety, thereby effectively improving the safety of an electrochemical cell or capacitor. The invention also provides an electrochemical cell or capacitor using the diaphragm.

【技術實現步驟摘要】
電化學電源隔膜及其制備方法、電化學電池或電容器
本專利技術涉及電化學領域，特別是涉及一種電化學電源隔膜及其制備方法。本專利技術還涉及一種電化學電池或電容器。
技術介紹
隨著人類生產力的發展，越來越多的汽車行駛在城市、鄉村的大街小巷中。汽車的普及給人們的生活帶來了極大的便利。然而，伴隨而來的問題也越來越嚴重。石油等不可再生能源的消耗不斷加速，汽車尾氣的排放給環境造成的影響也不斷擴大。目前，人們為了解決這些問題提出發展電動汽車，以期取代傳統汽車。而其中的關鍵在于是否有能量密度、功率密度足夠大，循環壽命足夠長、安全可靠的動力電池取代內燃機。而決定動力電池安全性的關鍵在于其中的隔膜，其主要的功能是隔絕正負極以防止電池自我放電及兩極短路等問題。目前鋰離子電池普遍采用的隔膜為多孔聚烯烴隔膜。但是這種隔膜不僅對電解質的潤濕性能差，而且耐熱溫度偏低。無紡布隔膜由于其優異的耐熱性和良好的機械強度得到廣泛應用，但其具有氣孔過大以及分布不均勻的缺點。為提高鋰離子電池和超級電容器的循環性能和安全性能，有必要尋求一種綜合性能良好的電化學電源隔膜。
技術實現思路
為解決上述問題，本專利技術旨在提供一種電化學電源隔膜及其制備方法，該方法以無紡布隔膜作為基體，在基體表面包覆高熔點的二氧化硅，所得電化學電源隔膜孔徑適合、耐熱性能好，安全性高，從而可有效提高電化學電池或電容器的安全性。本專利技術還相應提供了一種電化學電池或電容器。第一方面，本專利技術提供了一種電化學電源隔膜的制備方法，包括以下步驟：將粘結劑溶解于溶劑中形成乳液，所述乳液中，所述粘結劑的質量百分含量為1％～10％；向上述乳液中加入5～30倍所述粘結劑質量的正硅酸乙酯，混合均勻，再向所得含有正硅酸乙酯的乳液中滴入質量濃度為20％～35％的氨水，攪拌4～12小時，得到混合液體；其中，滴入的氨水質量與所述正硅酸乙酯的質量比為1:1.5～1:4；將無紡布隔膜浸入所述混合液體中0.5～3小時，取出，干燥，即得電化學電源隔膜，所述電化學電源隔膜為表面包覆有二氧化硅的無紡布隔膜。優選地，所述粘結劑為聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、改性丁苯橡膠和聚氨酯中的一種或多種。優選地，所述溶劑為水、乙醇、丙酮、氯仿、硝基苯、二硫化碳和四氯化碳中的一種或多種。優選地，所述乳液中，所述粘結劑的質量百分含量為1％～5％。向所得乳液中加入5～30倍粘結劑質量的正硅酸乙酯，混合均勻，得到含有正硅酸乙酯的乳液。所述正硅酸乙酯的純度優選為99％及以上，最好是99.9％以上。優選地，所述正硅酸乙酯與所述粘結劑的質量比為10～30:1。隨后，再向所得含有正硅酸乙酯的乳液中滴入質量濃度為20％～35％的氨水，攪拌4～12小時，得到混合液體。優選地，所述氨水的質量濃度為25％～30％。優選地，所述滴入的氨水質量與所述正硅酸乙酯的質量比為1:1.5～1:3。優選地，攪拌時間為8～12小時。當滴入氨水并攪拌的過程中，正硅酸乙酯在氨水的存在下，即在堿催化條件下將發生水解，生成二氧化硅。反應機理：5Si(OC2H5)4+12H2O→5SiO2+12C2H5OH，正硅酸乙酯在純水中水解緩慢，在堿的存在下能加速水解作用。上述生成的二氧化硅將與粘結劑一同均勻分散在混合液體中。將無紡布隔膜浸入所述混合液體中0.5～3小時，取出，干燥，即得電化學電源隔膜，所述電化學電源隔膜為表面包覆有二氧化硅的無紡布隔膜。當無紡布隔膜浸入到混合液體中，分散在混合液體中的二氧化硅將連同粘結劑一同附著在無紡布隔膜表面，干燥后，即可得到包覆有二氧化硅的無紡布電化學電源隔膜。優選地，所述無紡布隔膜為PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)無紡布隔膜或PAN(聚丙烯腈)無紡布隔膜。優選地，所述無紡布隔膜的厚度為10～50μm。更優選地，所述無紡布隔膜的厚度為10～30μm。優選地，所述無紡布隔膜浸入所述混合液體中的時間為1～2小時。優選地，所述干燥為真空干燥，干燥溫度為50～100℃。更優選地，所述干燥溫度為60～80℃。優選地，干燥時間為12～24小時。優選地，所述干燥操作之前進一步包括，將所述無紡布隔膜置于氨氣氣氛中1小時后，取出，去離子水沖洗至pH為中性。將所述無紡布隔膜置于氨氣氣氛中的操作目的是為了進一步的促進水解。本專利技術用二氧化硅包覆無紡布隔膜后，克服了無紡布隔膜的氣孔過大以及分布不均勻的缺點，將氣孔孔徑降到了1微米以下，從而適合于鋰離子電池和超級電容器。同時用二氧化硅包覆后又使所得無紡布電化學電源隔膜具有比聚烯烴隔膜更高的破膜溫度。此外，相對聚烯烴隔膜，本專利技術提供的無紡布電化學電源隔膜對電解質具有更好的潤濕性和保持性能，能夠更好的滿足封裝和循環性能的要求。第二方面，本專利技術提供了一種由上述制備方法制備得到的電化學電源隔膜。該電化學電源隔膜的孔隙率為40～45％，平均孔徑為0.3～0.6μm。第三方面，本專利技術提供了一種電化學電池或電容器，該電化學電池或電容器的隔膜采用本專利技術第二方面提供的所述電化學電源隔膜。本專利技術對電化學電池或電容器的具體制備過程無特殊限制，采用現有常規方法即可。本專利技術提供的電化學電源隔膜及其制備方法，具有如下有益效果：(1)本專利技術電化學電源隔膜以無紡布隔膜為基體，以高熔點的二氧化硅對該基體進行包覆，從而克服了無紡布隔膜的氣孔過大以及分布不均勻的缺點，使其孔徑降到1微米以下從而適合鋰離子電池和超級電容器，同時又使無紡布隔膜具有比聚烯烴更高的破膜溫度，從而能有效提高鋰離子電池和超級電容器的安全性；(2)本專利技術電化學電源隔膜的制備方法簡單有效，成本低，適用于大規模生產。附圖說明圖1為本專利技術實施例6提供的鋰離子電池的循環性能測試圖。具體實施方式以下所述是本專利技術的優選實施方式，應當指出，對于本
的普通技術人員來說，在不脫離本專利技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本專利技術的保護范圍。實施例1一種電化學電源隔膜的制備方法，包括以下步驟：(1)將聚乙烯醇溶解于去離子水中形成乳液，所述乳液中，聚乙烯醇的質量百分含量為1％；(2)向上述乳液中加入純度為99％，質量5倍于聚乙烯醇質量的正硅酸乙酯，混合均勻，再向所得含有正硅酸乙酯的乳液中滴入質量濃度為20％的氨水，攪拌4小時，得到混合液體；其中，滴入的氨水質量與正硅酸乙酯的質量比為1:4；(3)將厚度為10μm的PET無紡布浸入所述混合液體中0.5小時后，取出再置于氨氣氣氛中1h，取出后用去離子水沖洗至pH為中性，最后置于50℃的干燥箱中干燥24小時后取出，即得電化學電源隔膜，所述電化學電源隔膜為表面包覆有二氧化硅的PET無紡布隔膜。將本實施例制得的電化學電源隔膜進行孔隙率、孔徑和透氣率測定以及破膜溫度的測定。其中，孔隙率和孔徑采用孔隙率儀進行測量，透氣率通過透氣率測量儀測量，破膜溫度通過破膜溫度測試儀測定。經測定，本實施例所得電化學電源隔膜的孔隙率為40％，平均孔徑為0.3微米，透氣率為200s/100cc，破膜溫度為163℃。實施例2一種電化學電源隔膜的制備方法，包括以下步驟：(1)將聚四氟乙烯溶解于乙醇中形成乳液，所述乳液中，聚四氟乙烯的質量百分含量為5％；(2)向上述乳液中加入純度為99.9％，質量10倍于聚四氟乙烯質量的正硅酸乙酯，混合均勻，再向所得含有正硅酸乙酯的乳液中滴入質本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電化學電源隔膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將粘結劑溶解于溶劑中形成乳液，所述乳液中，所述粘結劑的質量百分含量為1％～10％；向上述乳液中加入5～30倍所述粘結劑質量的正硅酸乙酯，混合均勻，再向所得含有正硅酸乙酯的乳液中滴入質量濃度為20％～35％的氨水，攪拌4～12小時，得到混合液體；其中，滴入的氨水質量與所述正硅酸乙酯的質量比為1:1.5～1:4；將無紡布隔膜浸入所述混合液體中0.5～3小時，取出，干燥，即得電化學電源隔膜，所述電化學電源隔膜為表面包覆有二氧化硅的無紡布隔膜；所述干燥操作之前進一步包括，將所述無紡布隔膜置于氨氣氣氛中1小時后，取出，去離子水沖洗至pH為中性。

【技術特征摘要】
1.一種電化學電源隔膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將粘結劑溶解于溶劑中形成乳液，所述乳液中，所述粘結劑的質量百分含量為1％～10％；向上述乳液中加入5～30倍所述粘結劑質量的正硅酸乙酯，混合均勻，再向所得含有正硅酸乙酯的乳液中滴入質量濃度為20％～35％的氨水，攪拌4～12小時，得到混合液體；其中，滴入的氨水質量與所述正硅酸乙酯的質量比為1:1.5～1:4；將無紡布隔膜浸入所述混合液體中0.5～3小時，取出，干燥，即得電化學電源隔膜，所述電化學電源隔膜為表面包覆有二氧化硅的無紡布隔膜；所述干燥操作之前進一步包括，將所述無紡布隔膜置于氨氣氣氛中1小時后，取出，去離子水沖洗至pH為中性。2.如權利要求1所述的電化學電源隔膜的制備方法，其特征在于，所述粘結劑為聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、改性丁苯橡膠和聚氨酯中的一種或多種。3.如權利要求1所述的電化學電源隔膜的制備方法，其特征在于，所述溶劑為水、乙醇、丙酮、氯仿...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周明杰，吳鳳，
申請(專利權)人：海洋王照明科技股份有限公司，深圳市海洋王照明技術有限公司，深圳市海洋王照明工程有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44