[發(fā)明專利]一種納米改性鋰離子電池隔膜及其制備方法和含其的制品

有效

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• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109546053B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李智;陳萌;柳盼盼;謝玉虎
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥國軒高科動(dòng)力能源有限公司
• 主分類號: H01M50/403
• 分類號: H01M50/403;H01M50/411;H01M50/414;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 黨曉林;張麗麗

本發(fā)明提供了一種納米改性鋰離子電池隔膜及其制備方法和含其的制品。該制備方法包括：制備環(huán)糊精分子管的有機(jī)鈉鹽包合物；將需要改性的隔膜浸泡在環(huán)糊精分子管的有機(jī)鈉鹽包合物的堿溶液中。本發(fā)明還提供了由上述制備方法得到的納米改性鋰離子電池隔膜以及含有其的制品。該隔膜同時(shí)具有高電解液浸潤性能和強(qiáng)粘附力，還能夠中和電解液中游離的氫氟酸，具有較高的循環(huán)性能、較高容量并能提高電池的安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池隔膜的制備方法，尤其涉及一種納米改性鋰離子電池隔膜的制備方法，屬于鋰離子電池制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在鋰離子電池中，隔膜是一個(gè)非常重要的組件。它的主要作用是物理隔離正極和負(fù)極并阻止電子的通過以免引起短路，同時(shí)允許鋰離子的傳導(dǎo)。隔膜的性能直接決定了電池的內(nèi)阻、電解液的吸附、鋰離子的傳導(dǎo)等，極大地影響電池的電化學(xué)性能和安全性能。傳統(tǒng)的聚烯烴隔膜的電解液浸潤性差、電解液吸液和保液率低，導(dǎo)致鋰離子電池的循環(huán)以及倍率性能差，極大地限制了其在動(dòng)力電池方面的應(yīng)用。為了使隔膜更加功能化以及提高隔膜的性能，隔膜的表面改性一直是隔膜研究的前進(jìn)方向。

環(huán)糊精是一種直徑小于1納米的微孔結(jié)構(gòu)的環(huán)狀分子，其具有疏水的內(nèi)壁和親水的外壁結(jié)構(gòu)。由于特殊的分子結(jié)構(gòu)和內(nèi)外壁迥異的性能，環(huán)糊精分子經(jīng)常被用來做為吸附劑、凈化劑、分散劑和分子篩等，其已被用于負(fù)極漿料中以提高材料的分散性和粘結(jié)性。

但是，目前采用環(huán)糊精進(jìn)行改性的方法普遍存在隔膜在改性液中的浸潤性差，無法中和電解液中游離的氫氟酸以及改性層過厚改變了隔膜本身的厚度，影響隔膜的進(jìn)一步使用的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種同時(shí)具有高電解液浸潤性能和強(qiáng)粘附力的納米改性鋰離子電池隔膜，該隔膜還能夠中和電解液中游離的氫氟酸。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種納米改性鋰離子電池隔膜的制備方法，該制備方法包括以下步驟：

制備環(huán)糊精分子管的有機(jī)鈉鹽包合物；

將需要改性的隔膜浸泡在環(huán)糊精分子管的有機(jī)鈉鹽包合物的堿溶液中，靜置30min-90min，依次經(jīng)過水洗、清洗、烘干，得到納米改性鋰離子電池隔膜。

在本發(fā)明的制備方法中，通過范德華力和氫鍵的作用，環(huán)糊精分子管可以吸附在需要改性的隔膜的表面(兩面均可覆蓋)形成穩(wěn)定的納米改性分子層，可以提高基膜的粘附性和親水性，而不增加隔膜本身的厚度。

具體的改性可以按照以下方式進(jìn)行：

將需要改性的隔膜浸泡在含有環(huán)糊精分子管的有機(jī)鈉鹽包合物的堿溶液中，經(jīng)水洗、有機(jī)溶劑清洗和烘干，得到目標(biāo)產(chǎn)品。

這里需要說明的是，對隔膜沒有具體限制，比如可以采用聚乙烯隔膜，現(xiàn)有技術(shù)中的任意的聚乙烯隔膜均可以進(jìn)行改性。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式，將需要改性的隔膜浸泡在環(huán)糊精分子管的有機(jī)鈉鹽包合物的堿溶液中時(shí)，只需要環(huán)糊精分子管的有機(jī)鈉鹽包合物的堿溶液能夠淹沒過需要改性的隔膜即可。

在本發(fā)明的制備方法中，水洗、有機(jī)溶劑清洗和烘干按照本領(lǐng)域常規(guī)的方式進(jìn)行即可。

比如，烘干溫度可以在40℃-60℃下進(jìn)行，烘干時(shí)間可以為2h-24h；

優(yōu)選地，烘干的溫度可以為45℃-55℃、烘干的時(shí)間可以為6h-24h。

在本發(fā)明的制備方法中，環(huán)糊精分子管的有機(jī)鈉鹽包合物是根據(jù)以下步驟制備得到的：

步驟一：將聚乙二醇雙胺水溶液與飽和的環(huán)糊精水溶液混合，得到環(huán)糊精聚輪烷包合物，對環(huán)糊精聚輪烷包合物進(jìn)行后處理；其中，聚乙二醇雙胺水溶液與飽和的環(huán)糊精水溶液的體積比為1:1-1:5；