[發明專利]稀土電源用凝膠隔膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201810384152.4
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108598347B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 孫俊;桑商斌;蔣志軍;周德璧;方開東;徐繼亮;蔣昊辰;楊文浩;楊毅夫;劉洪濤
• 申請（專利權）人: 包頭昊明稀土新電源科技有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M2/18;H01M10/30
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 襲娜;耿霞

本發明屬于高分子復合功能材料領域，涉及一種稀土新電源用凝膠隔膜及其制備方法。將A液和B液混合后放入桶中真空凝膠定型，然后切割成片，再與隔膜進行熱封，得到稀土新電源用凝膠隔膜；其中：A液為硅酸鎂鋰、CMC和H₂O混合得到，B液為高分子聚合物和水混合得到。本發明在無機觸變凝膠與有機凝膠復合下制備凝膠隔膜，厚度可控且耐碳化、機械強度高，解決了現有技術無法在常規工藝處理下制備高機械強度凝膠隔膜的問題；既具有液體電解質電導率高和界面能低的特征，又有固體電解質長程穩定性好的優點；本發明還提供其制備方法，可實現產業化，重現性好，且生產過程無毒、無污染，環境友好。

技術領域

本發明屬于高分子復合功能材料領域，涉及一種稀土電源用凝膠隔膜及其制備方法。

背景技術

當前汽車工業發展面臨眾多壓力，發展節能、環保的新能源汽車已成為全世界汽車生產廠家的共識。當前，稀土電源是寒冷地區用純電動公交車所用電池體系中唯一被實際驗證并被商業化、規模化的電池體系，全球已經批量生產的、實際商業化運行的純電動公交車全部采用稀土電源體系。在稀土電源領域，我國在技術和資源上均具有優勢，其中，氫氧化鎳性能世界領先，稀土資源豐富，具有得天獨厚的資源優勢，發展車用稀土電源是當代最現實的選擇。

眾所周知，稀土電源三大關鍵材料包括正、負極材料及隔膜材料，隔膜是使電池的正、負極分離開來的特種材料，它使正、負極上的氧化還原反應在不同區域內完成，防止正、負極活性物質相互接觸，發生短路，但允許電解液自由擴散和離子遷移，從而實現外電路上通過電流來做功。作為電池結構中的一個關鍵材料，隔膜的優劣對電池內阻、電池容量、放電電壓、自放電和循環壽命等方面都產生非常大的影響，直接決定稀土電源的性能，特別是車用稀土電源。

一方面，PP、PE或聚烯烴纖維由于具有較好的耐高溫性、優異的耐堿性、抗氧化性和絕緣性，并且材料價格低廉，因此被廣泛用于電池隔膜的制造。但是表面未經改性處理的聚烯烴纖維隔膜缺少極性基團，親液性極差，造成電池內阻大，不利離子傳遞，嚴重影響電池容量和循環壽命。為發揮其優點，必須進行親水性處理，以增加吸收電解液能力。目前親水處理所使用的方法，主要有磺化處理和等離子體接枝處理方法。但在大型稀土電源中，由于隔膜自身吸附的液體電解液絕對量低，此外，在高度上，液體電解液還存在濃度差，導致電化學反應不均衡，影響電池性能的發揮。另一方面，凝膠電解質具有比較好的均勻性，不會分層，但機械強度低，且自身導電性與液體電解液相比，還有一定的距離。

鑒于此，實有必要提供一種兼具隔膜和凝膠電解質優點的材料以克服上述缺陷。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種稀土電源用凝膠隔膜，厚度可控且耐碳化、機械強度高，本發明還提供其制備方法，可實現產業化，重現性好，且生產過程無毒、無污染，環境友好。

本發明所述的稀土電源用凝膠隔膜，將A液和B液混合后放入桶中真空凝膠定型，然后切割成片，再與隔膜進行熱封，得到稀土電源用凝膠隔膜；其中：A液為硅酸鎂鋰、CMC和H₂O混合得到，B液為高分子聚合物和水混合得到。

其中：

A液中硅酸鎂鋰、CMC和H₂O的質量比為5～8:3～5:87～92。

高分子聚合物為PPA、PAAK、PVA、PAAS、PAA或PFO中的一種或多種，當為多種的時候，各物質優選為等質量比混合；B液中高分子聚合物和H₂O的質量比為5～10:90～95。