同傳統(tǒng)電池相比,鋰離子電池因具有質(zhì)量輕、體積小、能量密度高、循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)、自放電小、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于手機(jī)、電動(dòng)車、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能等眾多領(lǐng)域。

鋰離子電池隔膜是鋰離子電池的四大組件之一,其作用一是隔離正負(fù)極,防止電池短路,二是允許電解質(zhì)液中鋰離子通過(guò),鋰離子能夠在正負(fù)極間自由往返。

隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)和內(nèi)阻,鋰離子電池的安全性、循環(huán)性能、荷電保持能力以及充放電電流密度均與隔膜的性能密切相關(guān)。目前市場(chǎng)上的主流隔膜為聚烯烴多微孔膜。但在過(guò)熱的條件下,聚烯烴多微孔膜容易收縮形變引起電池短路,另外聚烯烴多微孔膜對(duì)電解液的浸潤(rùn)和保存性能較差,從而大大限制了電池的大倍率性能。

目前主要通過(guò)在聚烯烴多微孔膜表面涂覆無(wú)機(jī)涂層來(lái)解決這一問(wèn)題,無(wú)機(jī)涂層用無(wú)機(jī)陶瓷粒子主要為氧化鋁。以勃姆石和氫氧化鎂替代目前涂覆隔膜中所應(yīng)用的氧化鋁顆粒,利用勃姆石和氫氧化鎂的阻燃特性提高涂覆隔膜的氧指數(shù);利用氫氧化鎂的堿性減少氫氟酸對(duì)電池的損害;利用勃姆石和氫氧化鎂優(yōu)良的導(dǎo)熱性,改善隔膜導(dǎo)熱的問(wèn)題;利用勃姆石和氫氧化鎂具有比重小、硬度低的特點(diǎn),提高電池容量,減少設(shè)備損耗,降低工藝成本。

本論文以勃姆石和氫氧化鎂為鋰離子電池涂覆隔膜用無(wú)機(jī)陶瓷粒子,討論了分散工藝及各補(bǔ)加劑對(duì)水性涂布液性能及涂覆隔膜性能的影響,通過(guò)優(yōu)選涂布工藝、對(duì)比涂布液參數(shù)、涂布設(shè)備參數(shù)對(duì)涂覆隔膜涂層厚度的影響,制備出性能優(yōu)異、均一性高、厚度可控的鋰離子電池用涂覆隔膜。將涂覆隔膜應(yīng)用于鋰離子電池,所組裝電池通過(guò)了針刺、重物沖擊、擠壓、熱沖擊、過(guò)沖等安全性測(cè)試。

勃姆石和氫氧化鎂在鋰離子電池用涂覆隔膜中完全可以替代氧化鋁。采用靜電紡絲制備的新型隔膜如聚酰亞胺隔膜耐熱性好,但孔徑均一性差,孔徑大小難以控制,電池微短路現(xiàn)象嚴(yán)重。利用勃姆石與氫氧化鎂等無(wú)機(jī)粒子制備涂布液進(jìn)行涂覆,涂覆隔膜在保留聚酰亞胺隔膜優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)可以改善其孔徑不勻等缺陷,降低電池自放電率,使之更加適應(yīng)于鋰離子電池。