[發(fā)明專利]一種用于涂覆鋰離子電池隔膜的氮化硼膠體的制備方法

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• 申請日: 2016-05-04
• 公開（公告）號: CN105776157A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發(fā)明（設計）人: 陳成;張傳明;張江偉
• 申請（專利權）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: C01B21/064
• 分類號: C01B21/064;H01M2/14;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 汪貴艷

技術領域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種用于涂覆鋰離子電池隔膜的氮化硼膠體的制備方法。

背景技術

發(fā)展新能源汽車是當下中國調(diào)整經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的重要科技興國手段，是中國十二五規(guī)劃、十三五規(guī)劃的重要決策，也是解決當前環(huán)境資源日益枯竭和環(huán)境污染的重要舉措。新能源汽車的核心部件就是鋰離子電池，我們熟知的鋰離子電池包含安全性能性能相對穩(wěn)定的磷酸鐵鋰和安全性能亟需提高的三元，幾乎所有的終端客戶都在關心其安全性能。電池中最活躍也最脆弱的部分—隔膜需要經(jīng)受的考驗也越來越大。越來越多的技術方法開始用于提升隔膜的安全性能，從而滿足越來越高能量密度的電池需求。

氮化硼是一種人工合成的極耐酸、耐堿、超高熱穩(wěn)定的無機非金屬絕緣材料，已經(jīng)應用于航空等極端特殊環(huán)境下的尖端領域。氮化硼的晶型結(jié)構主要有六邊形結(jié)構和立方形結(jié)構，立方形結(jié)構的氮化硼硬度很大，多用在刀具中增加工具的機械性能，六邊形的氮化硼類似于石墨烯結(jié)構，很輕，具有很好的加工性能。

人工合成的六邊形氮化硼表面存在許多羥基和羧基，易分散在特定的溶劑中制備氮化硼膠體，將這種氮化硼膠體涂覆在鋰離子電池用隔膜表面可以提升鋰離子電池的安全性能，從而提升新能源汽車的安全性，助推新能源汽車更廣泛的使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為提高現(xiàn)有高能量密度鋰離子隔膜安全性能，提供了一種用于涂覆鋰離子電池隔膜的氮化硼膠體的制備方法，從而促進鋰離子電池更廣泛的應用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種用于涂覆鋰離子電池隔膜的氮化硼膠體的制備方法，其步驟如下：

（1）將硼酸、尿素加入去離子水中進行攪拌混合得混合液，

（2）將混合液置于水浴中蒸發(fā)去除去離子水，

（3）置于高溫管式爐中850-950℃進行煅燒4-6小時，得氮化硼，

（4）在密閉容器中，將氮化硼超聲分散在異丙醇中形成氮化硼膠體。

進一步方案，所述步驟（1）中攪拌混合的攪拌速度為400-600轉(zhuǎn)/分鐘。

所述步驟（1）中硼酸和尿素的摩爾比為1：50。

所述步驟（2）中水浴的溫度為20-50℃。

所述步驟（4）中氮化硼占異丙醇的質(zhì)量百分比為2-10%。

所述步驟（4）中分散指超聲分散，分散時間為0.5-10小時。

本發(fā)明借助簡易超聲分散的方法直接將熱聚合得到六邊形氮化硼分散在異丙醇中，然后在微凹版涂布機上將氮化硼膠體涂覆到隔膜表面，涂覆厚度為2-4微米，以得到高安全性能的鋰離子電池隔膜。

本發(fā)明通過高溫煅燒前驅(qū)體得到氮化硼，其具有化學性能穩(wěn)定、無毒、易分散、成本低等優(yōu)點。本發(fā)明的制備方法簡單、可操作性很強、原料低廉、環(huán)境友好、利于大規(guī)模的應用鋰離子電池隔膜涂覆，具有很好的經(jīng)濟和社會效益。

本發(fā)明的有益效果在于：

（1）本發(fā)明首次將氮化硼膠體涂覆在鋰離子電池隔膜表面，該材料的制備只需要簡單超聲即可將氮化硼分散在異丙醇中，而且該方法制備過程簡單、低環(huán)境污染、可重復性強，有利于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。

（2）本發(fā)明制備的氮化硼膠體應用于鋰離子電池中，可以很好的提升鋰離子電池隔膜的安全性能，提高了其工業(yè)應用價值。

（3）通過本發(fā)明制備的氮化硼膠體涂覆在基材表面所得的隔膜材料穩(wěn)定，具有耐高溫、耐腐蝕、耐機械磨損等優(yōu)良性能。

附圖說明

圖1為實施例1制備的氮化硼的拉曼圖。

圖2為實施例1中氮化硼分散在異丙醇中的丁達爾圖。

具體實施方案

實施例1

首先按照摩爾比為1:50準確稱取硼酸和尿素，將兩者溶于去離子水中，以攪拌速度為400轉(zhuǎn)/分鐘進行攪拌，然后在50℃水浴中蒸干去離子水；

再將烘干樣置于管式爐中煅燒，煅燒溫度為850℃，煅燒時間為6小時，得氮化硼；

在密閉容器中，按質(zhì)量比為2：100，將氮化硼加入異丙醇中，超聲分散0.5h即可得到高度分散的氮化硼膠體。

在微凹版涂布機上將制備好的氮化硼膠體涂覆在鋰離子電池隔膜表面，涂布機速度為30米/分鐘，烘箱溫度為85℃，涂覆后的成品再分切卷繞。

本實施例制備的氮化硼產(chǎn)品經(jīng)拉曼表征如圖1所示，從圖1可看出，其特征峰在1373cm^-1位置，說明得到的產(chǎn)品是六邊形氮化硼。