本发明涉及锂电池材料，特别涉及一种掺杂电解质的新型锂电池隔膜及其制备方法和应用。
背景技术：
1、隔膜是锂电池的结构中关键的内层组件之一，是一种具备高附加值的工业产品。
2、隔膜的作用是分离回收电池的正负极，防止发生短路，同时电解液中的离子可通过隔膜形成通路。
3、隔膜的性能主要有透过率、厚度和机械强度等，这些性能将会影响电池的充放电性能以及安全性能等特性，对电池总体性能的贡献极大。
4、目前，隔膜生产行业生产的湿法双向纵向拉伸隔膜，存在耐热性差、机械强度低、导离子能力差等缺陷，通常会在隔膜的表面涂覆陶瓷/电解质涂层来改善，但是随着涂层隔膜也存在涂层易掉粉以及涂层对透气度的影响；另外在超薄隔膜领域，涂层厚度也会对涂层隔膜应用产生负面影响。
5、因此，针对上述隔膜的缺点，本发明提供一种既具有较高的耐热性和机械强度，又不会掉粉，也能对离子循环起改善作用的新型隔膜。
技术实现思路
1、本发明实施例提供了一种掺杂电解质的新型锂电池隔膜及其制备方法和应用,通过将多孔纳米固态电解质、高分子量聚乙烯和造孔剂在一定温度下加热熔融并搅拌下，部分渗透进所述多孔纳米固态电解质的孔隙中，再经过挤出工艺、铸片工艺、纵向拉伸和横向拉伸工艺、萃取工艺、热定型制备得到掺杂电解质的新型锂电池隔膜，该隔膜具有孔隙内贯穿有聚乙烯网状结构的多孔纳米固态电解质附着在所述聚乙烯微孔基膜的表面或微孔中的结构；该新型锂电池隔膜中的孔隙内贯穿有聚乙烯网状结构的多孔纳米固态电解质，具有良好的离子导电性，不仅可以有效的提升电池的循环性能，其原位形成的三维网状结构还能提升隔膜的机械强度和耐高温性能，进而提高电池安全性；相较于传统涂层隔膜，本发明的掺杂电解质的新型锂电池隔膜不仅可以完全避免传统涂层隔膜存在的掉粉缺陷，而且不会影响基膜的透气性，对降低隔膜的厚度可以起到积极作用。
2、第一方面，本发明实施例提供了一种掺杂电解质的新型锂电池隔膜的制备方法，所述制备方法包括：
3、按比例称取高分子量聚乙烯、多孔纳米固态电解质和造孔剂作为原料，置于容器中，在一定温度下加热，使高分子量聚乙烯熔融渗透进多孔纳米固态电解质的孔隙中，同时使用螺杆在一定转速下搅拌，将原料共混形成均相体系，得到均相共混物；其中，所述多孔纳米固态电解质的化学通式为li 1+xalxti2-x(po4)3，0.01≤x≤0.5；
4、将均相共混物通过挤出工艺挤出，再经过铸片工艺形成固态厚片；
5、将固态厚片依次进行纵向拉伸和横向拉伸工艺，形成薄膜；
6、将薄膜中的造孔剂通过萃取工艺萃取出来，得到微孔膜；
7、将微孔膜依次经过热定型、收卷工艺，得到掺杂电解质的新型锂电池隔膜。
8、优选的，所述掺杂电解质的新型锂电池隔膜的孔径在10nm-100nm之间，透气率为100s/m l-500s/ml，厚度为10μm-60μm；
9、所述高分子量聚乙烯的分子量在40万g/mo l-150万g/mo l之间；
10、所述多孔纳米固态电解质的粒径dv50在5nm-500nm之间；
11、所述多孔纳米固态电解质的孔径在1nm-100nm之间；
12、所述多孔纳米固态电解质的孔隙率为10％-60％。
13、优选的，所述一定温度在150℃-180℃之间；所述一定转速在50rpm/min-80rpm/min之间；所述搅拌的时间为0.5小时-5小时。
14、优选的，所述造孔剂包括：液体石蜡、矿物油、大豆油、二苯醚、二甲苯或甲苯中一种或多种；
15、所述高分子量聚乙烯的质量占所述均相共混物的总质量百分比为18％-35％；
16、所述多孔纳米固态电解质的质量占所述高分子量聚乙烯的质量的1％-10％；
17、所述造孔剂的质量占所述均相共混物的总质量的百分比为50％-80％。
18、优选的，所述铸片工艺的温度为15℃-30℃；所述铸片工艺的速度为4m/min-10m/min。
19、优选的，所述纵向拉伸的温度控制在100℃-115℃之间，伸长倍率在3-9倍之间；所述横向拉伸的温度在105℃-125℃之间，伸长倍率在6-10倍之间；
20、所述将薄膜中的造孔剂通过萃取工艺萃取出来，具体方法为：将所述薄膜导入萃取槽中，通过循环导入的萃取剂将所述造孔剂溶解，并随着萃取剂的循环将造孔剂带出，使薄膜形成微孔膜；
21、所述萃取剂包括：二氯甲烷和/或三氯乙烯；所述萃取的温度在20℃-60℃之间；
22、所述造孔剂的残留率控制在小于等于1％；
23、所述热定型的温度在125℃-140℃之间。
24、第二方面，本发明实施例提供了一种上述第一方面所述的制备方法制备得到的掺杂电解质的新型锂电池隔膜；
25、所述掺杂电解质的新型锂电池隔膜包括：聚乙烯微孔基膜，以及孔隙内贯穿有聚乙烯网状结构的多孔纳米固态电解质；
26、所述掺杂电解质的新型锂电池隔膜是由高分子量聚乙烯和多孔纳米固态电解质复合而成；
27、所述孔隙中贯穿有聚乙烯网状结构的多孔纳米固态电解质是通过将所述高分子量聚乙烯在一定温度下加热熔融，部分渗透进所述多孔纳米固态电解质的孔隙中，冷却后形成；
28、所述聚乙烯微孔基膜由所述高分子量聚乙烯加热熔融后经过挤出工艺、铸片工艺、纵向拉伸和横向拉伸工艺、萃取工艺制备得到；
29、所述孔隙内贯穿有聚乙烯网状结构的多孔纳米固态电解质附着在所述聚乙烯微孔基膜的表面或微孔中；
30、所述多孔纳米固态电解质的化学通式为li1+xalxti2-x(po4)3，其中0.01≤x≤0.5。
31、优选的，所述高分子量聚乙烯的分子量在40万g/mol-150万g/mol之间；
32、所述掺杂电解质的新型锂电池隔膜的孔径在10nm-100nm之间，透气率为100s/ml-500s/ml，厚度为10μm-60μm。
33、第三方面，本发明实施例提供了一种锂电池，所述锂电池包括上述第二方面所述的掺杂电解质的新型锂电池隔膜。
34、优选的，所述锂电池包括锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池或锂离子聚合物二次电池中的任一种。
35、本发明实施例提供了一种掺杂电解质的新型锂电池隔膜及其制备方法和应用,通过将多孔纳米固态电解质、高分子量聚乙烯和造孔剂在一定温度下加热熔融并搅拌下，部分渗透进所述多孔纳米固态电解质的孔隙中，再经过挤出工艺、铸片工艺、纵向拉伸和横向拉伸工艺、萃取工艺、热定型制备得到掺杂电解质的新型锂电池隔膜，该隔膜具有孔隙内贯穿有聚乙烯网状结构的多孔纳米固态电解质附着在所述聚乙烯微孔基膜的表面或微孔中的结构。
36、本发明实施例提供的掺杂电解质的新型锂电池隔膜，其中的孔隙内贯穿有聚乙烯网状结构的多孔纳米固态电解质，具有良好的离子导电性，不仅可以有效的提升电池的循环性能，其原位形成的三维网状结构还能提升隔膜的机械强度和耐高温性能，进而提高电池安全性；相较于传统涂层隔膜，本发明的掺杂电解质的新型锂电池隔膜不仅可以完全避免传统涂层隔膜存在的掉粉缺陷，而且不会影响基膜的透气性，对降低隔膜的厚度可以起到积极作用。
37、本发明实施例提供的一种掺杂电解质的新型锂电池隔膜的制备方法，具有制备方法简单，可适用于大规模批量生产的优点。
1.一种掺杂电解质的新型锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述掺杂电解质的新型锂电池隔膜的孔径在10nm-100nm之间，透气率为100s/ml-500s/ml，厚度为10μm-60μm；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述一定温度在150℃-180℃之间；所述一定转速在50rpm/min-80rpm/min之间；所述搅拌的时间为0.5小时-5小时。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述造孔剂包括：液体石蜡、矿物油、大豆油、二苯醚、二甲苯或甲苯中一种或多种；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铸片工艺的温度为15℃-30℃；所述铸片工艺的速度为4m/min-10m/min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纵向拉伸的温度控制在100℃-115℃之间，伸长倍率在3-9倍之间；所述横向拉伸的温度在105℃-125℃之间，伸长倍率在6-10倍之间；
7.一种上述权利要求1-6任一所述制备方法制备得到的掺杂电解质的新型锂电池隔膜；
8.根据权利要求7所述的掺杂电解质的新型锂电池隔膜，其特征在于，所述高分子量聚乙烯的分子量在40万g/mol-150万g/mol之间；
9.一种锂电池，其特征在于，所述锂电池包括上述权利要求7所述的掺杂电解质的新型锂电池隔膜。
10.根据权利要求9所述的锂电池，其特征在于，所述锂电池包括锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池或锂离子聚合物二次电池中的任一种。
