[發(fā)明專利]藻酸鹽敷料用作鋰電池隔膜的修飾方法

在審

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• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號(hào): CN107516722A
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李苞;牛瑾;王新博;代冬梅;劉曉陽;常照榮;湯宏偉
• 申請（專利權(quán)）人: 河南師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M2/14
• 分類號(hào): H01M2/14;H01M2/16;H01M10/0525
• 代理公司: 新鄉(xiāng)市平原智匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)41139
• 代理人: 路寬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于藻酸鹽敷料用作鋰電池隔膜的改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種藻酸鹽敷料用作鋰電池隔膜的修飾方法。

背景技術(shù)

因鋰離子電池能量密度高、單體電壓高、倍率性能好、自放電小和綠色環(huán)保等特點(diǎn)，所以被大量應(yīng)用于數(shù)碼產(chǎn)品、電動(dòng)車和電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。鋰離子電池最常用的隔膜材料是聚烯烴材料，但是由于聚烯烴類材料本身是非極性的，所以使得其對水、電解液的浸潤性很差，從而嚴(yán)重影響其對電解液的吸液率、保液率及離子電導(dǎo)率等電化學(xué)性能，也影響到對隔膜表面的進(jìn)一步修飾。因此，本專利提出一種創(chuàng)新型材料——醫(yī)用藻酸鹽敷料，用作鋰離子電池隔膜，其成份為藻酸鹽，是在海藻中提取的天然多糖碳水化合物，為一種天然纖維素，孔隙率高（60%-80%），結(jié)構(gòu)呈三維孔狀，浸潤性好，對電解液的吸液率、保液率好。但是由于是天然纖維素，含有大量的雜質(zhì)離子，材料太過蓬松，影響離子電導(dǎo)率以及電池的組裝；更重要的是由于雜質(zhì)含量高，不可控因素多，影響鋰離子電池的電極反應(yīng)，如其中的Ca²⁺就會(huì)在電池運(yùn)行過程中產(chǎn)生副反應(yīng)，進(jìn)而影響電池的充放電性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種成本低廉且操作簡單的藻酸鹽敷料用作鋰電池隔膜的修飾方法，該方法使用成本低廉的工藝對藻酸鹽敷料進(jìn)行改性使其結(jié)構(gòu)更加緊密，并除去Ca²⁺等雜質(zhì)，有助于提高鋰離子的傳輸性能以及防止副反應(yīng)發(fā)生對鋰離子電池的性能產(chǎn)生影響。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，藻酸鹽敷料用作鋰電池隔膜的修飾方法，其特征在于具體步驟為：將醫(yī)用藻酸鹽敷料切片，切片厚度為1.5-2.0mm，再將醫(yī)用藻酸鹽敷料浸泡于化學(xué)處理液中，該化學(xué)處理液是將堿性化合物溶于溶劑形成的混合溶液或是將堿性化合物溶于溶劑后再溶解添加劑形成的混合溶液，其中堿性化合物為NaOH、KOH、LiOH、Na₂CO₃、NaHCO₃、K₂CO₃或KHCO₃中的至少一種，溶劑為水、乙醇、丙酮或乙二醇中的至少一種，添加劑為聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧丙烷、聚丁二酸乙二醇酯、聚癸二酸乙二醇、聚乙二醇亞胺、聚氧化乙烯或聚丙烯酸，密封后于室溫反應(yīng)10-72h，再用吸液紙壓干藻酸鹽敷料中的溶劑，于80℃干燥6-12h，然后于100℃真空干燥10-48h即得到厚度為0.5-2.0mm、孔隙率為60%-80%的用于鋰電池隔膜的藻酸鹽敷料薄膜。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述化學(xué)處理液的pH值為10。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

1、本發(fā)明制得的藻酸鹽隔膜厚度合適，利于鋰離子電池的組裝；

2、本發(fā)明制得的藻酸鹽隔膜能有效提高鋰離子的電導(dǎo)率；

3、本發(fā)明用于處理修飾藻酸鹽隔膜的設(shè)備簡單、操作方便且成本低廉；

4、本發(fā)明制得的藻酸鹽隔膜便于后期接枝處理，便于實(shí)現(xiàn)隔膜的功能化。

附圖說明

圖1是未改性的醫(yī)用藻酸鹽敷料SEM圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制得的鋰離子電池隔膜的SEM圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例2制得的鋰離子電池隔膜的SEM圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例3制得的鋰離子電池隔膜的SEM圖。

具體實(shí)施方式

以下通過實(shí)施例對本發(fā)明的上述內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不應(yīng)該將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

將切片厚度為1.5-2.0mm的醫(yī)用藻酸鹽敷料浸泡于無水乙醇與氫氧化鋰的混合溶液中，密封后于室溫反應(yīng)48h，再用濾紙壓干表面的水分，先于80℃鼓風(fēng)干燥8h，再于100℃真空干燥18h得到用于鋰電池隔膜的藻酸鹽敷料薄膜。

實(shí)施例2

將切片厚度為1.5-2.0mm的醫(yī)用藻酸鹽敷料浸泡于無水乙醇、氫氧化鋰與PAA的混合溶液中，密封后于室溫反應(yīng)48h，再用濾紙壓干表面的水分，先于80℃鼓風(fēng)干燥8h，再于100℃真空干燥18h得到用于鋰電池隔膜的藻酸鹽敷料薄膜。

實(shí)施例3

將切片厚度為1.5-2.0mm的醫(yī)用藻酸鹽敷料浸泡于無水乙醇、氫氧化鋰與PEO的混合溶液中，密封后于室溫反應(yīng)48h，再用濾紙壓干表面的水分，先于80℃鼓風(fēng)干燥8 h，再于100℃真空干燥18h得到用于鋰電池隔膜的藻酸鹽敷料薄膜。

表1 未改性與改性隔膜的厚度范圍測量結(jié)果