同傳統電池相比,鋰離子電池因具有質量輕、體積小、能量密度高、循環時間長、自放電小、環境友好等優點被廣泛應用于手機、電動車、電動汽車、儲能等眾多領域。

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極,防止電池短路,二是允許電解質液中鋰離子通過,鋰離子能夠在正負極間自由往返。

隔膜的性能決定了電池的界面結構和內阻,鋰離子電池的安全性、循環性能、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。目前市場上的主流隔膜為聚烯烴多微孔膜。但在過熱的條件下,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電解液的浸潤和保存性能較差,從而大大限制了電池的大倍率性能。

目前主要通過在聚烯烴多微孔膜表面涂覆無機涂層來解決這一問題,無機涂層用無機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;利用氫氧化鎂的堿性減少氫氟酸對電池的損害;利用勃姆石和氫氧化鎂優良的導熱性,改善隔膜導熱的問題;利用勃姆石和氫氧化鎂具有比重小、硬度低的特點,提高電池容量,減少設備損耗,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機陶瓷粒子,討論了分散工藝及各補加劑對水性涂布液性能及涂覆隔膜性能的影響,通過優選涂布工藝、對比涂布液參數、涂布設備參數對涂覆隔膜涂層厚度的影響,制備出性能優異、均一性高、厚度可控的鋰離子電池用涂覆隔膜。將涂覆隔膜應用于鋰離子電池,所組裝電池通過了針刺、重物沖擊、擠壓、熱沖擊、過沖等安全性測試。

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,電池微短路現象嚴重。利用勃姆石與氫氧化鎂等無機粒子制備涂布液進行涂覆,涂覆隔膜在保留聚酰亞胺隔膜優點的同時可以改善其孔徑不勻等缺陷,降低電池自放電率,使之更加適應于鋰離子電池。