隔膜及其制备方法、锂离子电池
阅读：155发布：2020-05-11
专利汇可以提供隔膜及其制备方法、锂离子电池专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种隔膜及其制备方法，和 锂离子 电池 ，属于锂电池技术领域。本发明的隔膜包括：基膜，基膜为 无纺布 ；导电层，导电层附着于基膜上。隔膜的制备方法包括：导电层制备步骤：采用原位聚合法，在无纺布基膜表面形成导电层；闭孔层制备步骤：将闭孔层浆料涂覆于导电层，干燥后得到隔膜。本发明的 锂离子电池 包括本发明的隔膜。本发明的隔膜用于锂离子电池后，能提升电池的 能量 密度 ，且热 稳定性 和耐高温性良好。，下面是隔膜及其制备方法、锂离子电池专利的具体信息内容。
1.一种隔膜，其特征在于：所述隔膜由基膜、导电层和闭孔层组成；其中，所述基膜为无纺布；
所述导电层附着于所述基膜上；所述导电层的厚度为1～40nm；
所述闭孔层涂覆于所述导电层；所述闭孔层的厚度为1～5μm；
所述基膜材质为聚酰亚胺，厚度为10～15μm，其表面具有均匀的且孔径为40～100nm的纳米级孔结构，孔隙率为40～70％，采用流延热致相分离法制成；
所述闭孔层包括：聚乙烯颗粒、无机陶瓷颗粒和粘结剂；所述聚乙烯颗粒为线性低密度
3
聚乙烯，所述聚乙烯的密度为0.918～0.935g/cm。
2.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于：
所述导电层包括聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于：所述聚乙烯颗粒与所述无机陶瓷颗粒的质量比为1:1～3；所述粘结剂占所述聚乙烯颗粒和所述无机陶瓷颗粒总质量的5～30％。
4.根据权利要求3所述的隔膜，其特征在于：
所述聚乙烯颗粒的粒径为50nm～1μm；和/或
所述无机陶瓷颗粒为三氧化二铝和/或氧化硅；和/或
所述无机陶瓷颗粒的粒径为50nm～1μm。
5.一种隔膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
导电层制备步骤：采用原位聚合法，在无纺布基膜表面形成导电层；
闭孔层制备步骤：将闭孔层浆料涂覆于所述导电层，干燥后得到所述隔膜；
所述基膜材质为芳纶和/或聚酰亚胺，厚度为10～15μm，其表面具有均匀的且孔径为40～100nm的纳米级孔结构，孔隙率为40～70％，采用流延热致相分离法制成；
所述闭孔层包括：聚乙烯颗粒、无机陶瓷颗粒和粘结剂，所述聚乙烯颗粒为线性低密度聚乙烯，所述聚乙烯的密度为0.918～0.935g/cm3。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述导电层制备步骤中，将所述无纺布基膜浸泡在含有反应单体、氧化剂和质子酸的溶液中，使所述反应单体在无纺布基膜表面原位聚合形成导电层。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述闭孔层浆料包括聚乙烯颗粒、无机陶瓷颗粒、粘结剂和溶剂；其中，
所述聚乙烯颗粒与无机陶瓷颗粒的质量比为1:1～3；
所述粘结剂占所述聚乙烯颗粒和所述无机陶瓷颗粒总质量的5～30％；
所述溶剂占所述聚乙烯颗粒、无机陶瓷颗粒和粘结剂总质量的40％～80％。
8.一种锂离子电池，包括正极、负极、电解液和隔膜，其特征在于：所述隔膜为权利要求
1-4任一所述隔膜；或
所述隔膜为根据权利要求5-7任一所述制备方法得到的隔膜。
隔膜及其制备方法、锂离子电池
技术领域
背景技术
[0002] 《汽车产业中长期发展规划》提出2020年单体电池能量密度为300wh/kg，目前LiFePO4单体能量密度达到150-160Wh/kg，主流NCM523、NCM622和NCM811分别能达到160-200wh/kg、230wh/kg和280wh/kg，与规划的要求有所差距。随着能量密度的不断提高，人们对动力电池安全性能也产生了质疑。能量密度和安全性能是现阶段影响动力电池快速发展的两大瓶颈。
[0003] 通常单体电池能量密度的提升主要依赖于正负极材料，而往往忽视了锂离子电池另一关键组件隔膜的作用。隔膜对电池内阻、容量、循环寿命、能量密度及安全性能起至关重要的作用。然而，通过降低隔膜厚度来提升单体电池能量密度极其有限，同时增加了隔膜穿刺风险。目前，锂离子电池隔膜主要有聚烯烃隔膜和无纺布隔膜，其中，聚烯烃隔膜的材质主要为聚丙烯和聚乙烯，其熔点低，热稳定性差，安全性能差；无纺布隔膜的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯、纤维素、聚酰亚胺及芳纶等，其虽然具有熔点高，热稳定性好，耐高温的特性，但是也不具有高温闭孔特性，安全性能也较差，同时，上述两类隔膜也都无法满足提高锂离子电池能量密度的要求
[0004] 因此，亟需提出一种具有良好的热稳定性和耐高温性，能够提高锂离子电池能量密度的隔膜，和/或，一种具有高温闭孔特性，安全性能高的隔膜。
发明内容
[0005] (一)要解决的技术问题
[0007] 本发明的目的之二是提供一种隔膜的制备方法，采用该制备方法制备的隔膜能够提高锂离子电池能量密度，具有良好的热稳定性、耐高温性，以及高温闭孔特性，安全性能高。
[0008] 本发明的目的之三是提供一种包括上述隔膜的锂离子电池，或包括采用上述制备方法制得的隔膜的锂离子电池。
[0009] (二)技术方案
[0010] 为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
[0011] 本发明提供一种隔膜，所述隔膜包括：
[0012] 基膜，所述基膜为无纺布；
[0013] 导电层，所述导电层附着于所述基膜上。
[0014] 根据本发明，所述导电层包括聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩中的至少一种；和/或，所述导电层的厚度为1～40nm。
[0015] 根据本发明，所述隔膜还包括闭孔层，其中，所述闭孔层涂覆于所述导电层。
[0016] 根据本发明，所述闭孔层包括：聚乙烯颗粒、无机陶瓷颗粒和粘结剂，其中，[0017] 所述聚乙烯颗粒与所述无机陶瓷颗粒的质量比为1:1～3；
[0018] 所述粘结剂占所述聚乙烯颗粒和所述无机陶瓷颗粒总质量的5～30％。
[0019] 根据本发明，所述闭孔层的厚度为1～5μm；和/或
[0020] 所述聚乙烯颗粒的粒径为50nm～1μm；和/或
[0022] 所述无机陶瓷颗粒的粒径为50nm～1μm。
[0023] 根据本发明，所述无纺布为芳纶和/或聚酰亚胺；和/或
[0024] 所述无纺布的厚度为10～15μm；和/或
[0025] 所述无纺布的孔隙率为40～70％；和/或
[0026] 所述无纺布的孔径为40～100nm。
[0027] 本发明提供一种所述隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0028] 导电层制备步骤：采用原位聚合法，在无纺布基膜表面形成导电层；
[0029] 闭孔层制备步骤：将闭孔层浆料涂覆于所述导电层，干燥后得到所述隔膜。
[0031] 根据本发明，所述闭孔层浆料包括聚乙烯颗粒、无机陶瓷颗粒、粘结剂和溶剂；其中，
[0032] 所述聚乙烯颗粒与无机陶瓷颗粒的质量比为1:1～3；
[0033] 所述粘结剂占所述聚乙烯颗粒和所述无机陶瓷颗粒总质量的5～30％；
[0034] 所述溶剂占所述聚乙烯颗粒、无机陶瓷颗粒和粘结剂总质量的40％～80％。
[0035] 本发明还提供一种锂离子电池，包括正极、负极、电解液和隔膜，所述隔膜为以上任一所述隔膜；或
[0036] 所述隔膜为以上所述制备方法得到的隔膜。
[0037] (三)有益效果
[0038] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0039] 1、本发明包括基膜和导电层的隔膜能够提升单体电池的能量密度，热稳定性好，在200℃下加热2h，热收缩率小于1％，耐高温性好，在400℃加热1h不发生破碎。
[0040] 2、本发明包括闭孔层的隔膜具有闭孔特性，在130～200℃下隔膜闭孔。
[0041] 3、本发明包括基膜、导电层和闭孔层的隔膜电池倍率性能好，安全性能好，针刺测试通过率高。
[0042] 3、本发明的隔膜制备方法工序简单，适于工业化生产，采用该制备方法制备的隔膜能够提高锂离子电池能量密度，具有良好的热稳定性、耐高温性，以及高温闭孔特性，安全性能高。
具体实施方式
[0043] 为了更好的解释本发明，以便于理解，下面通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
[0044] 本实施方式提供了一种优选的隔膜，隔膜包括基膜和附着在基膜上的导电层，和涂覆于导电层上的闭孔层。
[0045] 本实施方式的导电层具有导电特性，能够提升单体电池的能量密度。闭孔层具有高温闭孔特性，在130～200℃下隔膜闭孔。通过导电层和闭孔层的设置，使得采用本发明隔膜的电池倍率性能好，安全性能好，针刺测试通过率高。
[0046] 具体地，在本实施方式中，基膜材质优选芳纶和/或聚酰亚胺。芳纶是一种新型高科技高分子材料，具有优异的阻燃、耐热性能，在高温条件下不会熔融，可用作基膜的基材。聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，耐高温达400℃以上，可用作基膜的基材。因此，采用上述基膜材质制备的隔膜热稳定性好，在200℃下加热2h，热收缩率小于1％，同时具有耐高温特性，在400℃加热1h不发生破碎。
[0047] 在本实施方式中，基膜的厚度限定在10～15μm范围内，例如，基膜的厚度可以为10μm、12μm、14μm、15μm中的任一个数值。基膜的表面具有均匀的且孔径为40～100nm的纳米级孔结构，保证基膜的孔隙率在40～70％，例如，基膜的孔隙率可维持在45％、55％、65％、70％中的任一个数值，能够更好地将导电高分子材料均匀地吸附在基膜表面上的纳米孔内，使锂离子电池具有良好的导电性。
[0048] 进一步的，基膜优选采用流延热致相分离法制成，制成的基膜具有均匀分布且大小适中的孔结构，能够将导电层的导电高分子材料均匀地吸附在基膜上，不易堵孔。
[0049] 在本实施方式中，优选地，导电层的导电高分子材料选择聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩中的至少一种。聚苯胺经质子酸掺杂后可具有导电性。本实施方式的聚苯胺采用原位化学氧化聚合法合成，在室温且尽可能控制在较低的温度下，以酸溶液作为溶剂，将苯胺和氧化剂分别配成溶液后混合，搅拌反应一定时间，即可得到聚苯胺。
[0051] 聚噻吩因其具有类似芳香环的结构，有很好的环境稳定性，具有很高的导电性和发光性能，且聚噻吩具有极其小的尺寸，导电能力可以从绝缘到接近金属范围内调控，并且经过加工还可赋予材料以电学、光学及力学等特性。通过采用化学氧化聚合法，以噻吩为单体，选择三氯化铁、三氯化铝等作为氧化剂，溶剂选择三氯甲烷，合成出高电导率的聚噻吩。
[0052] 当然，本实施方式导电层的导电高分子材料不限于上述几种，还可以选择聚乙炔等有机导电高分子。
[0053] 在本实施方式中，闭孔层包括聚乙烯颗粒、无机陶瓷颗粒和粘结剂，闭孔层的厚度为1～5μm，例如，闭孔层的厚度可以为1μm、2.5μm、3.8μm、4.3μm、5μm中的任一个数值。其中，聚乙烯颗粒在高温(120℃以上)受热熔融，能够使隔膜实现闭孔。本实施方式的聚乙烯优选线性低密度聚乙烯(密度为0.918～0.935g/cm)，聚乙烯颗粒的粒径为50nm～1μm。无机陶瓷颗粒一般为片状或颗粒状，具有加强基膜结构强度的特性，本实施方式的无机陶瓷颗粒优选成本低的三氧化二铝和/或氧化硅，无机陶瓷颗粒的粒径为50nm～1μm。粘结剂能够将聚乙烯颗粒与无机陶瓷颗粒粘结在一起，本实施方式的粘结剂优选聚偏氟乙烯。溶剂优选N-甲基吡咯烷酮和/或N,N-二甲基甲酰胺。
[0054] 同时，本实施方式提供了一种隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0055] (1)采用原位聚合法，在无纺布基膜表面形成导电层。
[0056] 具体的，步骤(1)包括以下子步骤：
[0057] 将无纺布基膜置于含有反应单体的酸性溶液中浸泡0.5～2h，让无纺布基膜充分吸附反应单体；然后加入氧化剂和质子酸，控制溶液pH值在1～4，均匀搅拌，在0～25℃温度下反应1～3h，使反应单体在无纺布基膜表面发生原位聚合反应；反应结束后，将无纺布基膜依次用酸性溶液和去离子水清洗数次，在80～120℃温度下干燥2～5h，在无纺布基膜表面形成导电层。
[0058] 在步骤(1)中，反应单体选择苯胺、吡咯、噻吩中的一种或至少两种的组合物，反应单体的浓度为0.05～0.2mol/L，例如，反应单体的浓度可以为0.05mol/L、0.1mol/L、0.15mol/L、0.18mol/L、0.2mol/L中的任一个数值。氧化剂能够将反应单体氧化聚合成聚合物，本实施方式的氧化剂优选(NH4)2S2O4和/或FeCl3·6H2O，氧化剂与反应单体的摩尔浓度比为1:1～2，优选地，氧化剂与反应单体的摩尔浓度比为1:1.4或1:1.7。
[0059] 掺杂质子酸后能够使聚合物产生导电性，本实施方式的质子酸优选盐酸、乙酸、对甲苯磺酸中的一种，质子酸的浓度为0.1～0.5mol/L。无纺布基膜表面形成的导电聚合物形成为导电层，导电层的厚度为1～40nm，例如，导电层的厚度可以为5nm、15nm、30nm、34nm、40nm中的任一数值。
[0060] 在实施例1中，上述无纺布基膜最终先采用酸性溶液清洗，目的是为了洗去没有反应的反应单体和/或没有吸附上的导电聚合物；之后采用去离子水清洗，目的是为了洗去多余的洗涤酸性溶液，直至混合液达到中性。
[0061] (2)将闭孔层浆料涂覆于导电层，干燥后，制得隔膜。
[0062] 步骤(2)包括以下子步骤：
[0063] 将溶剂、粘结剂、无机陶瓷颗粒和聚乙烯颗粒依次加入混合并搅拌均匀，然后涂覆于导电基膜层的导电层表面上，形成闭孔层，辊压干燥，制得隔膜。
[0064] 其中，聚乙烯颗粒和无机陶瓷颗粒质量比为1:1～3，优选地，聚乙烯颗粒和无机陶瓷颗粒质量比为1:1.5或1:2或1:2.5或1:3；粘结剂占聚乙烯颗粒和无机陶瓷颗粒总质量的百分比为5～30％，优选地，粘结剂占聚乙烯颗粒和无机陶瓷颗粒总质量的百分比为10％、20％、26％中的任一个数值；溶剂占聚乙烯颗粒、无机陶瓷颗粒和粘结剂总质量的百分比为
40％～80％，优选地，溶剂占聚乙烯颗粒、无机陶瓷颗粒和粘结剂总质量的百分比为50％、
58％、65％、70％中的任一个数值。
40％～80％，优选地，溶剂占聚乙烯颗粒、无机陶瓷颗粒和粘结剂总质量的百分比为50％、
58％、65％、70％中的任一个数值。
[0065] 本实施方式的隔膜制备方法工序简单，适于工业化生产，采用该制备方法制备的隔膜能够提高锂离子电池能量密度，具有良好的热稳定性、耐高温性，以及高温闭孔特性，安全性能高。
[0066] 此外，本实施方式还提供一种锂离子电池，包括正极、负极和电解液，还包括所述的隔膜。
[0067] 其中，正极、负极、隔膜和电解液均设置在外包装壳内，外包装壳可为本领域常规的锂离子电池外包装壳，一般为铝壳、塑壳或铝塑膜。正极材料可以选择本领域常规使用的三元材料，负极材料可以选择本领域常规使用的石墨或硅碳。隔膜按照本领域常规方式叠片，一般为Z字型叠片或卷绕叠片，其中，导电基膜层贴近正极。电解液可以选择本领域常规使用的电解液，一般选择有机溶剂和六氟磷酸锂，填充于正极、负极和隔膜间隙之中。
[0068] 具体参见如下实施例：
[0069] 实施例1
[0070] 实施例1提出一种隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0071] (1)导电层制备步骤：采用原位聚合法，在无纺布基膜表面形成导电层；
[0072] 将厚度为12μm、孔隙率为60％、孔径为60nm的聚酰亚胺基膜放入浓度为0.15mol/L的苯胺的盐酸溶液中浸泡1h，让基膜充分吸附苯胺单体，然后加入0.15mol/L浓度的(NH4)2S2O4溶液和0.3mol/L浓度的盐酸溶液，控制溶液pH值在2，均匀搅拌，在10℃温度下反应2h，使苯胺单体在基膜表面发生原位聚合反应。反应结束后，将导电基膜依次用盐酸和去离子水清洗5次，80℃干燥5h，在基膜表面形成厚度为20nm的导电层。
[0073] (2)闭孔层制备步骤：将闭孔层浆料涂覆于导电层，干燥后得到隔膜
[0074] 将N-甲基吡咯烷酮、聚偏氟乙烯、粒径为0.5μm的三氧化二铝颗粒和粒径为0.4μm的低密度聚乙烯颗粒依次加入混合并搅拌均匀，然后涂覆于导电层上，形成3μm厚的闭孔层，辊压、80℃干燥，制得隔膜。
[0075] 其中，N-甲基吡咯烷酮占低密度聚乙烯颗粒、三氧化二铝颗粒和聚偏氟乙烯的总质量百分比为70％，聚偏氟乙烯占低密度聚乙烯颗粒和三氧化二铝颗粒的总质量百分比为20％，三氧化二铝颗粒和低密度聚乙烯颗粒的质量比为2:1。
[0076] 实施例1还提出一种含有上述隔膜的锂离子电池，包括铝塑膜外包装壳及设于所述铝塑膜外包装壳内的正极片、负极片、隔膜和电解液。正极材料为三元材料，负极材料为本领域常规使用的石墨，电解液选择有机溶剂和六氟磷酸锂。隔膜按照Z字型叠片，隔膜导电基膜层贴近正极，电解液填充于正极片、负极片和隔膜间隙之中。
[0077] 实施例2
[0078] 实施例2提出一种隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0079] (1)导电层制备步骤：采用原位聚合法，在无纺布基膜表面形成导电层；
[0080] 将厚度为10μm、孔隙率为40％、孔径为100nm的芳纶基膜放入浓度为0.2mol/L的吡咯的盐酸溶液中浸泡2h，让基膜充分吸附吡咯单体，然后加入0.1mol/L浓度的FeCl3·6H2O溶液和0.5mol/L浓度的盐酸溶液，控制溶液pH值在1，均匀搅拌，在0℃温度下反应0.5h，使吡咯单体在基膜表面发生原位聚合反应。反应结束后，将导电基膜依次用盐酸和去离子水清洗5次，80℃干燥5h，在基膜表面形成层厚度为40nm的导电层。
[0081] (2)闭孔层制备步骤：将闭孔层浆料涂覆于导电层，干燥后得到隔膜；
[0082] 将N-甲基吡咯烷酮、聚偏氟乙烯、粒径为50nm的三氧化二铝颗粒和粒径为1μm的低密度聚乙烯颗粒依次加入混合并搅拌均匀，然后涂覆于导电层上，形成5μm厚的闭孔层，辊压、80℃干燥，制得隔膜。
[0083] 其中，N-甲基吡咯烷酮占低密度聚乙烯颗粒、三氧化二铝颗粒和聚偏氟乙烯的总质量百分比为40％，聚偏氟乙烯占低密度聚乙烯颗粒和三氧化二铝颗粒的总质量百分比为5％，三氧化二铝颗粒和低密度聚乙烯颗粒的质量比为3:1。
[0084] 实施例2还提出一种含有上述隔膜的锂离子电池，包括铝壳及设于所述铝壳内的正极片、负极片、隔膜和电解液。正极材料为三元材料，负极材料为本领域常规使用的硅碳，电解液选择有机溶剂和六氟磷酸锂。隔膜按照卷绕叠片，隔膜导电层贴近正极，电解液填充于正极片、负极片和隔膜间隙之中。
[0085] 实施例3
[0086] 实施例3提出一种隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0087] (1)导电层制备步骤：采用原位聚合法，在无纺布基膜表面形成导电层；
[0088] 将厚度为15μm、孔隙率为70％、孔径为40nm的聚酰亚胺基膜放入浓度为0.05mol/L的噻吩的盐酸溶液中浸泡0.5h，让基膜充分吸附噻吩单体，然后加入0.05mol/L浓度的(NH4)2S2O4溶液和0.1mol/L浓度的盐酸溶液，控制溶液pH值在4，均匀搅拌，在25℃温度下反应3h，使噻吩单体在基膜表面发生原位聚合反应。反应结束后，将导电基膜依次用盐酸和去离子水清洗5次，80℃干燥5h，在基膜表面形成厚度为1nm的导电层。
[0089] (2)闭孔层制备步骤：将闭孔层浆料涂覆于导电层，干燥后得到隔膜；
[0090] 将N-甲基吡咯烷酮、聚偏氟乙烯、粒径为1μm的三氧化二铝颗粒和粒径为50nm的低密度聚乙烯颗粒依次加入混合并搅拌均匀，然后涂覆于导电层上，形成1μm厚的闭孔层，辊压、80℃干燥，制得隔膜。
[0091] 其中，N-甲基吡咯烷酮占低密度聚乙烯颗粒、三氧化二铝颗粒和聚偏氟乙烯的总质量百分比为80％，聚偏氟乙烯占低密度聚乙烯颗粒和三氧化二铝颗粒的总质量百分比为30％，三氧化二铝颗粒和低密度聚乙烯颗粒的质量比为1:1。
[0092] 实施例3还提出一种含有上述隔膜的锂离子电池，包括塑壳及设于所述塑壳内的正极片、负极片、隔膜和电解液。正极材料为三元材料，负极材料为本领域常规使用的硅碳，电解液选择有机溶剂和六氟磷酸锂。隔膜按照Z字型叠片，隔膜导电基膜层贴近正极，电解液填充于正极片、负极片和隔膜间隙之中。
[0093] 对比例1
[0094] 对比例1提出一种现有的聚乙烯复合隔膜，该聚烯烃复合隔膜包括作为基膜的聚乙烯层和三氧化二铝颗粒层，具体地，三氧化二铝颗粒先与粘合剂混合后，再与聚乙烯层进行粘结制成所述的聚乙烯复合隔膜。其中，聚乙烯层的厚度为12μm，孔隙率为60％，孔径为45nm；三氧化二铝颗粒层的厚度为3μm。
[0095] 对比例1还提出一种包含上述聚乙烯复合隔膜的锂离子电池，此锂离子电池的制备条件与实施例1中的锂离子电池制备条件基本相同，区别在于：对比例1与实施例1采用的隔膜有所不同，即，对比例1与实施例1采用的基膜材质不同：对比例1采用的基膜是聚乙烯基膜，实施例1采用的是聚酰亚胺无纺布基膜；同时，对比例1不具有实施例1所述的导电层和闭孔层。
[0096] 对比例2
[0097] 对比例2提出一种纤维素复合隔膜，包括以下步骤：
[0098] (1)导电层制备步骤：采用原位聚合法，在纤维素基膜表面形成导电层
[0099] 将浓度为0.15mol/L的吡咯盐酸溶液加入到已经充分分散好的纤维素水溶液中，搅拌1h，然后加入0.15mol/L浓度的(NH4)2S2O4溶液和0.3mol/L浓度的盐酸溶液，控制溶液pH值在2，均匀搅拌，在10℃温度下反应2h，使吡咯单体在纤维素表面聚合形成厚度为15nm的导电层。反应结束后，将导电纤维素水溶液依次用盐酸和去离子水清洗5次，待用。
[0100] (2)纤维素复合隔膜的制备步骤：
[0101] 将步骤(1)中分散好的纤维素水溶液在尼龙膜上抽真空形成厚度为5μm的纤维素层，然后加入分散好的上述导电纤维素水溶液继续抽真空过滤，形成厚度为15μm的纤维素复合隔膜。
[0102] 对比例2还提出一种包含上述纤维素复合隔膜的锂离子电池，此锂离子电池的制备条件与实施例1中的锂离子电池制备条件基本相同，区别在于：对比例2与实施例1采用的隔膜有所不同，即，对比例2与实施例1采用的基膜材质不同：对比例2采用的基膜是纤维素无纺布基膜，实施例1采用的是聚酰亚胺无纺布基膜；同时，对比例2不具有实施例1所述的闭孔层。
[0103] 实施例1分别与对比例1和对比例2的性能效果对比
[0104] 测试并对比实施例1和对比例1的隔膜及含有其的锂离子电池的各项性能，各项性能的测试方法采用本领域技术人员所熟知的惯常测试方法来检测，测试结果如表1所示。
[0105] 表1实施例1与对比例1的隔膜及含其的锂离子电池各项性能的测试结果
[0106]
[0107] 测试并对比实施例1和对比例2的隔膜及含有其的锂离子电池的各项性能，测试结果如表2所示。
[0108] 表2实施例1与对比例2的隔膜及含其的锂离子电池各项性能的测试结果
[0109]
[0110] 从表1和表2可以看出，可以得出以下几个结论：
[0111] (1)实施例1制备的隔膜在400℃下能够保持完整，而对比例1和对比例2制备的隔膜在400℃下会发生熔融降解或降解破碎的现象，这是由于实施例1制备的隔膜基膜材质选用具有耐受400℃以上高温的聚酰亚胺，而对比例1和对比例2制备的隔膜基膜材质分别采用不耐受400℃以上高温的聚乙烯和纤维素所致，如此可以说明，实施例1的隔膜耐高温性好，在400℃加热1h不发生破碎。
[0112] (2)对比例1制备的隔膜在200℃下加热2h，会发生熔融卷曲现象。实施例1制备的隔膜在200℃下加热2h，其纵向热收缩率(0.35％)和横向热收缩率(0.15％)分别低于对比例2的纵向热收缩率(1.75％)和横向热收缩率(1.33％)，且实施例1的纵向热收缩率和横向热收缩率均小于1％，这是由于实施例1制备的隔膜基膜材质选用具有良好热稳定性的聚酰亚胺，而对比例1和对比例2制备的隔膜基膜材质分别采用热稳定性差的聚乙烯和纤维素所致，如此可以说明，实施例1的隔膜热稳定性好，在200℃下加热2h，热收缩率小于1％。
[0113] (3)实施例1采用聚酰亚胺隔膜制备的电池的电池容量(2.41@1C/Ah)和能量密度(170Wh/kg)与对比例2采用纤维素复合隔膜制备的电池的电池容量(2.34@1C/Ah)和能量密度(165Wh/kg)基本相同，且二者的电池容量和能量密度比对比例1采用聚乙烯隔膜制备的电池的电池容量(2.17@1C/Ah)和能量密度(153Wh/kg)要高，这可能是由于对比例1的聚乙烯隔膜不具有导电层，而对比例2和实施例1的隔膜均具有相同组分的导电层所致，如此可以说明，导电层具有提升电池的电池容量和能量密度的特性。
[0114] (4)实施例1的隔膜在130℃下发生闭孔，而对比例1和对比例2的隔膜在130℃下无法实现闭孔，这是因为对比例1和对比例2的隔膜均不具有闭孔层，如此可以说明，含有闭孔层的隔膜具有高温闭孔特性。
[0115] (5)实施例1采用聚酰亚胺隔膜制备的电池分别在2C和1C倍率下放电，其倍率保持率(98.9％)高于对比例2采用纤维素隔膜制备的电池的倍率保持率(84.6％)，这可能是由于实施例1的电池隔膜同时具有导电层和闭孔层，二者相互作用，能够提升电池倍率性能；
[0116] (6)实施例1采用聚酰亚胺隔膜制备的电池通过针刺测试，并未发生起火或爆炸现象，电池温度仅仅升高了27.8℃，而对比例1采用聚乙烯隔膜制备的电池通过针刺测试，虽然未发生起火或爆炸现象，但是电池温度却升高了90.5℃，对比例2采用纤维素隔膜制备的电池通过针刺测试，虽然也未发生起火或爆炸现象，但是电池温度却也升高了76.1℃，这可能是由于实施例1的电池隔膜同时具有导电层和闭孔层，二者相互作用，提升了安全性能，同时提高了针刺测试通过率。
[0117] (7)实施例1制备的隔膜纵向拉伸强度(51.40MPa)和横向拉伸强度(31.31MPa)分别高于对比例2的隔膜纵向拉伸强度(26.55MPa)和横向拉伸强度(12.69MPa)，这可能是由于实施例1制备的隔膜基膜材质选用了相比纤维素拉伸强度高的聚酰亚胺所致。
[0118] 需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
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