[發(fā)明專利]一種基于靜電自組裝的覆無(wú)機(jī)粒子的鋰離子電池隔膜的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710174535.4
• 申請(qǐng)日: 2017-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN106935769B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 石連娥
• 主分類號(hào): H01M2/14
• 分類號(hào): H01M2/14;H01M2/16;H01M10/0525
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本發(fā)明涉及一種基于靜電自組裝的覆無(wú)機(jī)粒子的鋰離子電池隔膜的制備方法，屬于鋰離子電池材料技術(shù)領(lǐng)域。利用有機(jī)?無(wú)機(jī)自組裝原理制備聚合溶液，聚合溶液當(dāng)中包含經(jīng)過負(fù)電荷化的氧化硅溶膠，再在隔膜表面涂覆一層陽(yáng)性聚離子，當(dāng)將聚合溶液涂覆于隔膜表面時(shí)，陽(yáng)性聚離子與氧化硅溶膠發(fā)生靜電自組裝，將氧化硅粒子牢牢固定于隔膜表面，再通過表面聚合溶液的自聚合過程，進(jìn)一步將氧化硅顆粒之間形成緊密交聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了隔膜表面的無(wú)機(jī)粒子的組裝過程。本發(fā)明提供了一種新穎的制備鋰離子電池隔膜的方法，在溶膠聚合過程中同時(shí)耦合了靜電自組裝反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了高結(jié)合力、粒子分散均勻、無(wú)粘合劑使用的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于靜電自組裝的覆無(wú)機(jī)粒子的鋰離子電池隔膜的制備方法，屬于鋰離子電池材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電池隔膜是指在鋰離子電池正極與負(fù)極中間的聚合物隔膜，是鋰離子電池最關(guān)鍵的部分,對(duì)電池安全性和成本有直接影響。其主要作用有:隔離正、負(fù)極并使電池內(nèi)的電子不能自由穿過;讓電解質(zhì)液中的離子在正負(fù)極間自由通過。其鋰離子傳導(dǎo)能力直接關(guān)系到鋰離子電池的整體性能，其隔離正負(fù)極的作用使電池在過度充電或者溫度升高的情況下能限制電流的升高，防止電池短路引起爆炸，具有微孔自閉保護(hù)作用，對(duì)電池使用者和設(shè)備起到安全保護(hù)的作用。隔膜性能的優(yōu)劣決定電池的界面結(jié)構(gòu)和內(nèi)阻，進(jìn)而影響電池的容量、循環(huán)性能、充放電電流密度等關(guān)鍵特性，可見，性能優(yōu)異的隔膜對(duì)提高電池的綜合性能有重要作用。

常規(guī)的鋰離子電池隔膜表面粘附陶瓷顆粒時(shí)存在的顆粒粘接性不高的現(xiàn)象，主要是由于這是是物理粘附，容易導(dǎo)致強(qiáng)度低）；另外，由于直接將粒子與粘合劑混合，納米粒子存在團(tuán)聚現(xiàn)象，容易導(dǎo)致陶瓷顆粒的分散不均勻。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：解決常規(guī)的鋰離子電池隔膜表面粘附陶瓷顆粒時(shí)存在的顆粒粘接性不高、顆粒分散不均勻、需要使用大量粘接劑、有機(jī)溶劑用量大的問題。

采用的技術(shù)手段是：利用有機(jī)-無(wú)機(jī)自組裝原理制備聚合溶液，聚合溶液當(dāng)中包含經(jīng)過負(fù)電荷化的氧化硅溶膠，再在隔膜表面涂覆一層陽(yáng)性聚離子，當(dāng)將聚合溶液涂覆于隔膜表面時(shí)，陽(yáng)性聚離子與氧化硅溶膠發(fā)生靜電自組裝，將氧化硅粒子牢牢固定于隔膜表面，再通過表面聚合溶液的自聚合過程，進(jìn)一步將氧化硅顆粒之間形成緊密交聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了隔膜表面的無(wú)機(jī)粒子的組裝過程。

技術(shù)方案是：

一種基于靜電自組裝的覆無(wú)機(jī)粒子的鋰離子電池隔膜的制備方法，包括如下步驟：

第1步，氧化硅溶膠的制備：配制含有15～20wt%的正硅酸乙酯的無(wú)水乙醇溶液，再緩慢滴加由蒸餾水、無(wú)水乙醇和稀氨水組成的混合溶液，滴加完畢后升溫并保溫，自然冷卻后進(jìn)行陳化，得到硅溶膠；

第2步，聚合溶液的制備：在硅溶膠中加入硅溶膠重量0.3～1%的硅烷偶聯(lián)劑、0.5～0.8%的陰離子表面活性劑、3～5%的鹽酸溶液、2～4%的交聯(lián)劑、0.1～0.5%的引發(fā)劑，混合均勻，得到聚合溶液；

第3步，基膜表面的正電荷化：將基膜浸泡于含有陽(yáng)性聚離子的溶液中，取出，沖洗，得到表面正電荷化的基膜；

第4步，聚合溶膠的涂覆：將第3步得到的基膜浸漬于第2步得到的聚合溶液中，再緩慢提升，使表面成膜，并發(fā)生聚合溶液與基膜表面的靜電作用；

第5步，表面的聚合反應(yīng)：將第4步得到的基膜升溫進(jìn)行聚合反應(yīng)，生成表面覆有無(wú)機(jī)粒子的電池隔膜。

所述的第1步中，無(wú)水乙醇溶液與混合溶液的體積比是3～5：1，混合溶液中蒸餾水、無(wú)水乙醇和稀氨水的體積比范圍是1：6～9：0.05～0.1，所述的稀氨水的濃度是10～15wt%。

所述的第1步中，升溫是指升至50～65℃，保溫時(shí)間是1～2h；陳化時(shí)間是10～50h。