[發明專利]一種基于硅溶膠陶瓷隔膜的預處理方法

有效

• 申請號: 201310516051.5
• 申請日: 2013-10-29
• 公開（公告）號: CN103554549A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 王丹;趙中令;于力娜;張克金;應善強;潘艷春;陳雷;劉忠政;張苡銘
• 申請（專利權）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: C08J9/40
• 分類號: C08J9/40;C08J7/04;C08J7/02;H01M2/16
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 王薇

技術領域

本發明涉及一種基于硅溶膠陶瓷隔膜的預處理方法，特別涉及可用于動力電池的新型隔膜。該方法以一定的有機溶劑預處理隔膜之后，才使用含有多巴胺的硅溶膠處理隔膜，制備得到多巴胺-陶瓷復合改性的電池隔膜。

背景技術

電池隔膜是包括鋰電池在內的電池的關鍵材料，是性能要求高的動力電池的核心技術。一般地，電池隔膜結合電解質起到離子導電而電子絕緣的作用，為此，電池隔膜多為多孔材料，材質多為聚乙烯，聚丙烯等非極性高分子材料。而電解液多為極性較強的金屬離子溶液，如鋰離子電池電解液LiPF₆/DMC/EC體系，超級電容器以及鋅空氣電池（燃料電池的一種）的KOH/H₂O體系。極性差異，導致電池隔膜和電解液的相容性不佳；另外以聚乙烯、聚丙烯為原料的隔膜還涉及到熱收縮問題；此外，還涉及到氧化老化問題。

就目前發展情況言，高級電池隔膜主要被美日韓等國掌握，開發具有自主知識產權的新型隔膜十分有必要。

當前，在傳統隔膜，如聚乙烯等的表面涂覆二氧化硅、三氧化二鋁等陶瓷材料對隔膜進行改性，可以有效提高其熱穩定性、抗熱沖擊性和機械性能（CN?102134329?A，CN101989651?A等）。但是，在提高隔膜和電解液的相容性方面還有欠缺，提高隔膜的耐氧化老化問題更不涉及。

聚多巴胺物質是貝殼類生物外表皮分泌的粘性物質的主要活性成分，近年來，其在表面改性領域內的應用頗多，也有用于鋰電池隔膜改性的報道。本課題組在前文中[專利，申請號：2012206994229以及201210549164.0]公開了一種聚多巴胺改性的鋰離子電池隔膜，該專利僅以聚多巴胺作為改性層，提高了鋰離子電池隔膜的吸液/保液能力和鋰離子電池的倍率性能，另據文獻（RSC?Advances,?2012,?2,?5127–5129）報道，多巴胺涂層可以顯著提高隔膜的耐氧化老化性能，但是進一步的實驗表明，該隔膜的耐熱性能，尤其是熱收縮性能并沒有得到改善，為此，我們制備得到聚多巴胺-陶瓷復合改性的電池隔膜，該隔膜在提高對電解液的吸附/保液能力的同時，也提高了鋰離子電池隔膜的耐熱性和耐氧化性，從而提高了鋰離子電池的安全性能；此外，該隔膜還可以使用超級電容器，燃料電池等領域，改進電池的安全性能。

進一步的研究中，本課題組還采用含有硅溶膠的多巴胺體系對隔膜進行改性，實驗表明，該方法制備得到了聚多巴胺/陶瓷復合改性隔膜。但是使用中，我們發現，由于隔膜的非極性，極性硅溶膠體系難以在表面形成有效覆蓋，從而影響了改性效果。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于硅溶膠陶瓷隔膜的預處理方法，其制備方法操作十分簡便、成本極低，但是改性效果十分優異，由于聚多巴胺層/陶瓷預處理體系可以和基體隔膜更加有效的結合，有效避免了陶瓷涂層的脫落，同時實現了SiO₂在隔膜基體上的有效覆蓋，從而提高了鋰離子電池的使用壽命，也避免了因為陶瓷脫落導致的鋰離子電池安全方面的風險。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：一種基于硅溶膠陶瓷隔膜的預處理方法，其特征在于具體步驟如下：在將樣品隔膜浸入混合溶膠體系中或者在將混合硅溶膠涂布/澆注到高分子聚合物多孔膜基體微孔膜表面之前，先將微孔膜，即高分子聚合物多孔膜基體浸漬到水溶性有機溶劑中，單位面積待處理樣品隔膜使用有機溶劑質量為1kg~100kg，水溶性有機溶劑為甲醇，異丙醇，丁醇，丙酮，DMF，DMAc，DMSO，NMP中的一種或幾種，浸漬時間30s-10min。

本發明的積極效果：使用有機溶劑預處理隔膜基體，然后采用含有多巴胺的硅溶膠對基體隔膜進行處理。預處理之后，隔膜基體表面可以浸潤上一層有機溶劑，這一層有機溶劑是貧水相，進一步使用含有多巴胺的硅溶膠對其進行處理時，極性相含有活性成分的水系會被貧水相吸附，從而使極性的含有多巴胺的硅溶膠相可以和非極性的基體隔膜相更加有效的結合，本方法形成了兩相更加有效的結合，從而提高了改性效果，提高了改性隔膜中改性物質的含量，改性效果也更加突出。而且，本發明使用的水溶性有機溶劑可以重復使用，有利于節能環保。

附圖說明

圖1是實施例1得到的復合隔膜表面的EDX圖。

圖2是對比例得到的復合隔膜面表的EDX圖。

具體實施方式

在下述的具體事例描述中，給出了大量具體的細節以便于更為深刻的理解本發明。然而，對于本領域技術人員來說顯而易見的是，本發明可以無需一個或多個這些細節而得以實施。

實施例1