本發(fā)明屬于鋰離子電池隔膜領域，具體涉及一種具有熱斷功能的鋰離子電池復合隔膜及制備方法

背景技術：

隨著電子設備的小型化和電動汽車的普及，具有高功率、高能量密度、低能量損失、環(huán)境友好、安全型鋰離子電池的開發(fā)越來越得到重視。一般而言，鋰離子電池由正極、負極、隔膜和電解液組成。其中，具有多孔結構的隔膜的作用是將正極和負極隔開，并為鋰離子提供通道。目前，商業(yè)化的鋰離子電池中大多數(shù)采用的是聚烯烴類隔膜材料，如聚乙烯、聚丙烯，它們具有較好的機械強度和化學穩(wěn)定性，但是由于隔膜原材料自身熔點溫度較低，在較高溫度下產(chǎn)生大的熱收縮，從而造成電池短路。因此，聚烯烴類隔膜在電池內(nèi)部溫度較高或者過度充電的情況下短路，導致著火或者爆炸，勢必造成安全事故。

提高鋰離子電池安全性的方法有很多，如使用電解液添加劑、室溫離子液體、復合電極、新型隔膜等。相對于其他方法，隔膜改性操作簡單。Celgard公司生產(chǎn)的PP/PE/PP三層隔膜中PP作為電池隔膜的耐熱層，當溫度升高時，阻止隔膜收縮，PE則起到熔斷保險絲的作用，為電池提供了更好的安全保護，但是熱斷溫度較低。

目前，普遍采用隔膜表面涂布處理，如CNIO4269508A公開了一種鋰離子電池復合陶瓷隔膜，專利采用陶瓷顆粒和固體電解質(zhì)粉末混合形成的涂料涂覆在基膜兩側(cè)，形成復合陶瓷層，一方面提高了隔膜的機械性能、耐高溫收縮性能，進而提高了鋰離子電池的高溫穩(wěn)定性和安全性；另一方面提高了隔膜的吸液率和潤濕性。然而涂布技術主要采用陶瓷顆粒，其硬度高，對機械設備的磨損大，且涂層厚度均勻性難以控制，而且陶瓷顆粒和聚合物粘合劑與多孔基膜之間的粘結強度低，很容易從基膜上剝離，增大電池電阻，進而使電池性能劣化，因此需要開發(fā)新的復合隔膜來對隔膜進行完善。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是利用磁控沉積技術將Al2O3和SiO2納米陶瓷顆粒覆蓋在聚乙烯隔膜上，得到具有熱關閉功能的耐高溫復合隔膜。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

本發(fā)明的隔膜材料以聚乙烯為基底膜，具有閉孔溫度低的特點；同時在基底膜的雙面濺射SiO₂、Al₂O₃陶瓷材料來提高隔膜的吸熱能力。

進一步地，所述濺射SiO₂使用的是射頻源，濺射Al₂O₃使用的是直流源。

進一步地，所述沉積SiO₂使用的功率為40W，沉積Al₂O₃使用的功率為30W。

進一步地，所述磁控沉積條件為本底真空度8.9×10^-4，濺射氣壓0.8Pa。

上述鋰離子電池復合隔膜的制備方法，包括以下步驟：

1)將兩種靶材(硅靶和鋁靶)以及聚乙烯商業(yè)隔膜放入磁控濺射真空室內(nèi)，抽真空以達到本底真空度，然后進行磁控濺射；

2)將濺射完后的復合隔膜真空干燥；

3)使用手動沖片機將復合隔膜壓成隔膜，得到鋰離子電池復合隔膜。

附圖說明

圖1為實例1中Al₃O₂/SiO₂/PE復合隔膜結構示意圖；

圖2為本發(fā)明對比例PE隔膜在130℃處理0.5h后的掃描電鏡圖；

圖3為本發(fā)明實施例1中Al₃O₂/SiO₂/PE復合隔膜在130℃處理0.5h后的掃描電鏡圖；

具體實施方式

實施例1：

一種具有熱斷功能的鋰離子電池復合隔膜，包括聚乙烯商業(yè)隔膜和濺射于基膜雙側(cè)的SiO₂和Al₂O₃納米陶瓷顆粒。將對應的射頻源和直流源的硅靶和鋁靶安裝好，采用聚乙烯商業(yè)隔膜為基材，樣品制備過程中真空室氣氛為高純氬和高純氧，氬氧比為7：1，本底真空度8.9×10^-4Pa，濺射氣壓0.8Pa?；瑴囟瓤刂圃谑覝兀漕l濺射功率均控制為40W，直流濺射功率控制為30W，樣品沉積時間30min。

實施例2：

一種具有熱斷功能的鋰離子電池復合隔膜，包括聚乙烯商業(yè)隔膜和濺射于基膜雙側(cè)的SiO₂和Al₂O₃納米陶瓷顆粒。將對應的射頻源和直流源的硅靶和鋁靶安裝好，采用聚乙烯商業(yè)隔膜為基材，樣品制備過程中真空室氣氛為高純氬和高純氧，氬氧比為7：1，本底真空度8.9×10^-4Pa，濺射氣壓0.8Pa?；瑴囟瓤刂圃谑覝?，射頻濺射功率均控制為40W，直流濺射功率控制為30W，樣品沉積時間40min。

實施例3：

一種具有熱斷功能的鋰離子電池復合隔膜，包括聚乙烯商業(yè)隔膜和濺射于基膜雙側(cè)的SiO₂和Al₂O₃納米陶瓷顆粒。將對應的射頻源和直流源的硅靶和鋁靶安裝好，采用聚乙烯商業(yè)隔膜為基材，樣品制備過程中真空室氣氛為高純氬和高純氧，氬氧比為7：1，本底真空度8.9×10^-4Pa，濺射氣壓0.8Pa。基片溫度控制在室溫，射頻濺射功率均控制為40W，直流濺射功率控制為30W，樣品沉積時間50min。

由于本發(fā)明的復合隔膜首創(chuàng)性采用雙面濺射沉積法制備陶瓷復合隔膜，兼有兩種陶瓷材料的優(yōu)點，適用于-20～140℃的高低溫環(huán)境，在保液性、安全性方面具有杰出的表現(xiàn)，而且制造成本適中，具有很大的市場價值。

最后應說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。