[發明專利]一種包含石墨烯/纖維素復合材料的隔膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201710392500.8
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN108933216B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 周建軍;胡志宇;李林;方芳
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;H01M10/0525
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;牛艷玲

1.一種包含石墨烯/纖維素復合材料的隔膜，其特征在于，所述隔膜包括隔膜基層、朝向正極一側隔膜基層表面上的石墨烯/纖維素復合材料層和/或朝向負極一側隔膜基層表面上的石墨烯/纖維素復合材料層，所述石墨烯/纖維素復合材料層包括石墨烯、纖維素和其他助劑，所述纖維素一部分嵌入石墨烯的片層之間、另一部分附著在石墨烯的片層表面；所述其他助劑選自表面活性劑、分散劑中的至少一種；

所述石墨烯和纖維素的質量比為(20-50):100；所述其他助劑和纖維素的質量比為(2-20):100；

所述石墨烯/纖維素復合材料層的涂覆面密度為0.2-5g/m²；

所述石墨烯/纖維素復合材料層通過包括下述步驟的方法獲得：

(a)將石墨和纖維素進行混合并研磨，制備得到混合物料；

(b)將步驟(a)的混合物料溶于水中，加入其他助劑，混合均勻，制備得到所述石墨烯/纖維素復合材料的混合漿料；

(c)將步驟(b)的混合漿料涂覆到所述隔膜基層的一側或兩側表面上；

(d)將步驟(c)中涂覆有混合漿料的隔膜烘干，制備得到附著在所述隔膜基層的一側或兩側表面上的石墨烯/纖維素復合材料層。

2.根據權利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述隔膜的厚度為5-100μm。

3.根據權利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述隔膜基層選自聚丙烯、聚乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚酯、玻璃纖維、芳綸、聚酰亞胺中的一種材料構成的單層隔膜或兩種以上材料構成的多層隔膜。

4.根據權利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述隔膜基層的厚度為2-90μm。

5.根據權利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述石墨烯/纖維素復合材料層的厚度為0.1-10μm。

6.根據權利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述隔膜基層的孔隙率為30％-70％。

7.根據權利要求1所述的隔膜，其特征在于，在步驟(a)中，所述的研磨為在球磨機中進行研磨，所述研磨時間為5-24h；所述研磨溫度為室溫。

8.根據權利要求1所述的隔膜，其特征在于，在步驟(b)中，所述混合物料與水的質量比為(0.1-50):100。

9.根據權利要求1所述的隔膜，其特征在于，在步驟(c)中，所述涂覆選自噴涂、刮刀涂覆、涂布輥、涂布刷中的至少一種。

10.根據權利要求1所述的隔膜，其特征在于，在步驟(d)中，所述烘干的時間為1-24h；所述烘干的溫度為30-80℃。

11.根據權利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述石墨選自天然鱗片石墨、晶質石墨、微晶石墨、合成石墨中的一種或混合物；所述纖維素選自天然纖維素及其衍生物中的一種及多種。

12.根據權利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述石墨選自天然鱗片石墨；所述纖維素選自甲基纖維素、乙基纖維素、羥甲基纖維素、醋酸纖維素、羥乙基纖維素或羥丙甲纖維素。

13.根據權利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述其他助劑中的分散劑包括蓖麻油、十二烷基硫酸鹽、三乙基己基磷酸、甲基戊醇、聚丙烯酰胺、聚氧乙烯醚、油酸酰胺中一種或多種；

所述其他助劑中的表面活性劑包括十二烷基苯磺酸鹽、二辛基琥珀酸磺酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚、油醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、油酸鹽、硬脂酸鹽中的一種或多種。

14.根據權利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述石墨烯/纖維素復合材料層中還包括粘結劑，所述粘結劑和纖維素的質量比為(0-10):100。