[發(fā)明專利]一種基于水羥硅鈉石-二氧化硅氣凝膠的鋰電池隔膜增強(qiáng)材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810177345.2
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN108285148B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳穎婷
• 申請（專利權(quán)）人: 義烏市坤玥玩具有限公司
• 主分類號: C01B33/32
• 分類號: C01B33/32;C01B33/158;H01M50/446;H01M50/489
• 代理公司: 浙江千克知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 王豐毅

本發(fā)明涉及鋰電池隔膜制備領(lǐng)域，公開了一種基于水羥硅鈉石?二氧化硅氣凝膠的鋰電池隔膜增強(qiáng)材料的制備方法，包括：A)將水羥硅鈉石添加到正硅酸乙酯中，攪拌均勻，添加水和無水乙醇，超聲分散，得到分散液，將pH調(diào)為弱酸性，水解反應(yīng)；B)向分散液中添加六甲基二硅氮烷，將pH調(diào)為弱堿性，生成溶膠，靜置老化，用乙醇洗去未反應(yīng)物質(zhì)后，制得復(fù)合濕凝膠；C)置換出濕凝膠中的溶劑，真空干燥、研磨、烘干后，制得水羥硅鈉石?二氧化硅氣凝膠微粉。本發(fā)明以水羥硅鈉石?二氧化硅氣凝膠核心材料，將其與聚丙烯聚合時(shí)進(jìn)行復(fù)合，制得隔膜。該隔膜在不設(shè)有涂層的前提下，仍能使隔膜具有出色的吸液性、熱穩(wěn)定性和抗尖刺能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及領(lǐng)域鋰電池隔膜制備領(lǐng)域，尤其涉及一種基于水羥硅鈉石-二氧化硅氣凝膠的鋰電池隔膜增強(qiáng)材料的制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池中，隔膜的作用是隔離正負(fù)極材料以防止短路，并且能夠?qū)﹄娊庖哼M(jìn)行吸附，未鋰離子的遷移提供便利。因此，隔膜對于鋰離子電池的性能起著關(guān)鍵的作用。

目前新能源在汽車行業(yè)得到了長足的發(fā)展，由于應(yīng)用在汽車領(lǐng)域，動力鋰離子電池的安全格外重要。但是，高能量密度的鋰離子電池所承載的電流較大，在電池工作、過充時(shí)，會產(chǎn)生大量的熱量，電池很容易熱失控而引起燃燒爆炸。現(xiàn)有技術(shù)中的隔膜主要為聚烯烴材料，其抗熱收縮性差，受熱時(shí)容易收縮或者熔化，產(chǎn)生大的空洞，造成正負(fù)極接觸而短路。此外，鋰離子在反復(fù)的遷移過程中容易在正負(fù)極表面生成較為尖銳的鋰枝晶，也容易將較薄的隔膜刺穿而引起短路。

對于上述問題，目前的最為普遍做法是在隔膜的表面涂覆一層無機(jī)材料(如氧化硅、氧化鋯、氧化鋁等無機(jī)陶瓷材料)涂層，起到提高隔膜熱穩(wěn)定性和其他物理性能的作用。雖然如此的確能夠有效提高隔膜熱穩(wěn)定性和其他物理性能，但是隔膜表面被涂層所覆蓋，涂層的孔隙率不夠高，導(dǎo)致隔膜的吸液率大打折扣，影響鋰離子的遷移，導(dǎo)致電池的內(nèi)阻升高，另一方面，后期涂覆的涂層也容易在后期脫落，從而限制了鋰離子電池的性能。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于水羥硅鈉石-二氧化硅氣凝膠的鋰電池隔膜增強(qiáng)材料的制備方法，本發(fā)明的電池隔膜增強(qiáng)材料以水羥硅鈉石-二氧化硅氣凝膠核心材料，將其與聚丙烯聚合時(shí)進(jìn)行復(fù)合，制得隔膜。該隔膜在不設(shè)有涂層的前提下，仍能使隔膜具有出色的吸液性、熱穩(wěn)定性和抗尖刺能力。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：一種基于水羥硅鈉石-二氧化硅氣凝膠的鋰電池隔膜增強(qiáng)材料的制備方法，包括以下步驟：

A)將水羥硅鈉石添加到其2-4倍質(zhì)量的正硅酸乙酯中，攪拌均勻，添加水羥硅鈉石質(zhì)量3-4倍的水和水羥硅鈉石質(zhì)量4-6倍的無水乙醇，超聲分散，得到分散液，將分散液的pH調(diào)為弱酸性，使其進(jìn)行水解反應(yīng)。

B)向水解后的分散液中添加六甲基二硅氮烷，然后將分散液的pH調(diào)為弱堿性，生成溶膠，靜置老化，用乙醇洗去未反應(yīng)物質(zhì)后，制得復(fù)合濕凝膠。

C)用正己烷置換出濕凝膠中的原有溶劑，經(jīng)真空干燥、研磨、烘干后，制得水羥硅鈉石-二氧化硅氣凝膠微粉。

為了提高隔膜的熱穩(wěn)定性和抗尖刺能力等物理性能，現(xiàn)有技術(shù)中通常是在隔膜表面涂覆一層無機(jī)涂層。如此雖然的確能夠有效提高隔膜熱穩(wěn)定性和其他物理性能，但是隔膜表面被涂層所覆蓋，涂層的孔隙率不夠高，導(dǎo)致隔膜的吸液率大打折扣，影響鋰離子的遷移，導(dǎo)致電池的內(nèi)阻升高，另一方面，后期涂覆的涂層也容易在后期脫落，從而限制了鋰離子電池的性能。