(19)中华人民共和国国家知识产权局
| (12)发明专利说明书 | |
| (10)申请公布号 CN 103236510 A (43)申请公布日 2013.08.07 |
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(21)申请号 CN201310135842.3
(22)申请日 2013.04.18
(71)申请人 中南大学;湖南友能高新技术有限公司
地址 410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号
(72)发明人 纪效波 宋维鑫 方来兵 陈启元 李叙
(74)专利代理机构 长沙市融智专利事务所
代理人 袁靖
(51)Int.CI
H01M2/14
H01M10/058
(54)发明名称
(57)摘要
一种锂离子二次电池的聚合物隔膜的电晕处理方法，以聚合物分子隔膜为基底，利用高频、高压放电条件空气电离产生的各种离子，在强电场作用下加速并冲击隔膜，使聚合物分子化学键断裂而降解，增加隔膜表面粗糙度和表面积，提高承印物表面附着能力。利用空气电离产生的大量强氧化剂臭氧，将隔膜聚合物分子氧化产生羰基和过氧化物等极性较强的基团，提高隔膜表面能增加其对极性溶剂的润湿性与隔膜保液量，增加离子通透性和安全性。应用电晕处理的多孔凝胶隔膜锂电池，在具有优良倍率性能和较小内阻的同时可以提高2～3%的电池保液量，提升电池性能。 | |
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法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种锂离子二次电池的聚合物隔膜的电晕处理方法，其特征在于，以聚合物隔膜为靶 体，利用频率范围50～1000Hz、电压范围5000～15000V/m<sup>2</sup>的高频高压交流电，控制输出功率 10～30%、放电处理时间0.5～10m/min的放电条件使空气电离产生各种离子，在强电场作用下 加速冲击聚合物隔膜，然后干燥即可；所述的聚合物隔膜厚度为0.1-100μm，结构至少为一 层；
1）聚烯烃基体材料、聚偏氟乙烯基体材料或纤维素复合膜材料；
2）将第1）种隔膜材料经过有机溶剂浸蘸形成的隔膜，所用的有机溶剂为丙酮、N-甲基 吡咯烷酮、碳酸二甲酯、聚碳酸酯和乙基纤维素中的一种或几种；
3）将第1）种隔膜材料通过浸蘸其他聚合物分子胶体形成隔膜；所述的其他聚合物分子 包括聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，六氟丙烯，苯乙烯，丙烯腈、甲基丙 烯酸，聚丙烯酰胺，甲酯聚甲醛、聚碳酸酯、聚砚、聚酰亚胺、聚芳醚、聚芳酰胺以及含氟 高分子、含硼高分子中的一种或几种；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的电晕处理过程需要在除尘空气中进 行。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的电晕处理过程需要在0～50℃， 相对湿度范围20～50%的除尘空气中进行。
说 明 书
<p>技术领域
本发明涉及一种锂离子二次电池的聚合物隔膜的电晕处理方法，具体涉及高频高压电晕处 理聚合物分子隔膜改善其结构以提高电池性能的工艺方法。
背景技术
当前在锂离子二次电池与超级电容器等储能电源中，聚合物隔膜因为能够显著提高储能 电源的循环寿命和能量密度，具有良好可加工性能而得到了广泛应用。储能电源应用聚合物 分子隔膜，不仅能够改善电源的漏液，燃烧和爆炸等问题，而且能够使显著提高其高能量， 大电流充放电性能，可广泛应用到将来的新能源汽车，电网调峰与电子通讯设备中。
电池隔膜基体材料主要包括聚丙烯、聚乙烯材料和添加剂，隔膜所采用基体材料对隔膜 力学性能以及与电解液的浸润度有直接的联系。基体材料为聚丙烯或聚乙烯的隔膜，由于聚 合物分子结晶度高且极性小，不利于电解质溶液的浸润，从而只能仅靠隔膜微孔中包埋的电 解质进行导电。同时，对于聚丙烯材料，属于难粘材料，而不利于正、负极间的粘接，隔膜 与电极间界面结合不紧密，将会大大影响电池的能量密度和安全性。
电晕放电是气体介质在不均匀电场中的局部自持放电。在曲率半径很小的尖端电极附近， 由于局部电场强度超过气体的电离场强，使气体发生电离和激励，因而出现电晕放电。电晕 放电会产生细小密集的紫蓝火花，使空气电离并产生各种离子，离子在强电场的作用下， 加速并冲击需要处理的聚合物材料，可以使分子化学键断裂而降解，增加表面粗糙度和表面 积，增加承印物表面的附着能力。放电时还会产生大量的臭氧，臭氧是一种强氧化剂，能使 聚合物分子发生氧化，产生羰基与过氧化物等极性较强的基团，从而提高聚合物表面能增加 其对极性溶剂的润湿性。
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