[00139340]一种陶瓷接枝隔膜制备方法及其在锂电池中的应用

现在锂离子电池所使用传统微孔聚烯烃隔膜存在以下不足： （1）抗热收缩性能较差。一般来说,由于聚合物材料密度在晶区和非晶区上有所不同,当温度上升到聚合物的软化温度时,聚合物隔膜会发生热收缩。将聚烯烃隔膜在180℃环境中放置15min,单层PP隔膜的平均收缩率大约为50%,而单层PE隔膜的平均收缩率更是高达60%。明显的热收缩必然会导致电池正负极直接接触,出现内部短路,引发灾难性的热失控。 （2）难以被极性电解液所润湿。锂离子电池用电解液属于高极性的有机盐溶液,而聚烯烃隔膜却属于非极性的高分子聚合物,对于极性溶剂的亲合性极差。虽然用于锂离子电池的隔膜具有高密度的微孔,通过毛细作用 可将液体吸入,但这种作用力与极性作用力相比,显得很微弱。而锂离子电池的极板特别是正极板中的活性物质具有很高的极性,对于电解液的吸附作用远高于膜中微孔的作用,这样通过毛细作用吸附于隔膜微孔中的电解液会被多孔极板抽出,使其处于贫液状态,在充放电时隔膜与极板间会形成高的阻抗,影响电池的循环性能和高功率充放电性能。 将电子束辐射加工技术引入到锂离子电池用陶瓷隔膜的制造工艺中,通过电子束辐射在传统有机聚烯烃隔膜表面接枝无机陶瓷粒子,开发出先进的陶瓷接枝隔膜辐射关键技术及系列产品。 所开发的陶瓷隔膜具有以下技术指标： （1）隔膜厚度8～20微米,陶瓷层厚度＜1微米; （2）收缩率（180℃/15min）＜ 10%。 （3）能够被极性电解液所润湿,接触角＜90度。 （4）直接制造成本＜10元/㎡ （1）将电子束辐射技术应用于陶瓷隔膜的制备,发挥非动力核技术能耗低、环境友好、易控的优点。 （2）协同使用辐射作用与偶联作用,用化学方法取代物理方法在有机隔膜表面修饰无机多孔陶瓷,增强聚合物基材与陶瓷粒子间的相互作用力,有利于有机隔膜表面无机陶瓷层结构的保持。 （3）制备过程对隔膜基材的机械强度要求不高,可以用于10微米以下超薄型陶瓷隔膜的制备上,有利于进一步提高锂离子电池的能量密度。 电子束辐照加工技术,是利用电子加速器 （0.2MeV～10MeV）产生的高能电子束照射物质,对物质进行加工处理的一种技术。它有别于传统的机械加工和热加工技术,被誉为人类加工技术的第三次革命,其主要特点有： ①强穿透能力的电子束可以在常温下电离或激发组成物质的分子,从而在分子层面上对物质进行常温“加工”处理; ②其作用方式是高能电子束的化学、物理效应,而不是分子热运动,因此能耗低、无残留物、无环保问题,是一种清洁的加工技术; ③易于控制,加工流程简单,适合产业化、规模化生产。 本项目适用于能量为0.1～10MeV的各类电子加速器,能耗低、无残留物、无环保问题。以在湖北祥源新材料股份有限公司和湖北金泉新材料有限责任公司进行了应用,新增产值2900余万元,新增利润近290万元。 项目还存在以下问题： 1、需重新设计专用电子加速器束下装置,提高产能。 2、需隔膜生产厂家提供配套专用隔膜。