[發明專利]有機-無機復合隔膜材料的制備方法及其產品和應用

在審

• 申請號: 201811558682.2
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109860478A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 何丹農;王惠亞;張芳;趙立敏;張道明;吳曉燕;盧玉英;金彩虹
• 申請（專利權）人: 上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;H01M10/0525
• 代理公司: 上海東亞專利商標代理有限公司 31208
• 代理人: 董梅

本發明提供有機?無機復合隔膜材料的制備方法及其產品和應用，用Al₂O₃涂覆植物纖維素，以秸稈中提取出來的植物纖維素為原料，用旋涂法制備纖維素隔膜，然后在制好的隔膜上涂覆一層Al₂O₃陶瓷材料。纖維素隔膜熱穩定性明顯優于聚烯烴隔膜，而且價格低廉且環保。而陶瓷隔膜具有優良的耐高溫性能，能有效的防止熱收縮效應。因此將植物纖維素和陶瓷材料結合制備的鋰離子電池隔膜具有更好的高溫穩定性。而且該種隔膜的制備工藝相對簡單，易操作。

技術領域

本發明設計一種新型復合隔膜材料的制備方法及應用，特別是涉及纖維素材料和陶瓷材料復合制備隔膜的制備方法及應用，具體為一種有機-無機復合隔膜材料的制備方法及其產品和應用。

背景技術

鋰離子二次電池作為一種新能源，具有充放電電壓平臺高，循環壽命長，無污染，自放電小等優點。隨著新能源的不斷發展，鋰電池的市場需求也不斷增大。而隔膜材料作為鋰離子二次電池的關鍵組成部分之一，它的性能也直接影響到了鋰電池的性能，甚至于電池的安全性。研究發現，一個性能優異的隔膜材料應滿足以下幾個條件：（1）具備優異的電子絕緣性，防止正負極材料直接接觸而短路；（2）具備優異的電解液潤濕性以及鋰離子遷移速率；（3）化學性能穩定，不與電解液、電極材料發生反應；（4）熱穩定性良好，在環境溫度升高后不會發生熱收縮；（5）具有優異的機械強度，在電池加工過程中不會發生變形。

目前，工業上主要運用得是聚烯烴微孔薄膜，然而傳統的鋰電池隔膜具有許多不足的地方，機械強度差，熱穩定性弱，而且吸附電解質的能力較差；而且傳統鋰電池隔膜在制備過程中存在內應力，在高溫下會發生應力釋放，隔膜會產生熱收縮，所以存在安全性問題。因此，為了提高鋰電池的安全性及其工作性能，對鋰電池隔膜的研究也越來越多。

植物纖維素作為自然界最豐富的材料，具有價格低廉，容易獲取的優點，而且其耐熱溫度可以達到270℃以上；而Al₂O₃陶瓷材料具有良好的耐高溫性能，熱穩定性能好。因此二者相結合制備出的隔膜具有優秀的耐高溫的性能。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明目的在于提供一種有機-無機復合隔膜材料的制備方法。

本發明的再一目的在于：提供一種上述方法制備的有機-無機復合隔膜材料產品。

本發明的又一目的在于：提供一種上述產品的應用。

本發明目的通過下述方案實現：一種有機-無機復合隔膜材料的制備方法，其特征在于用Al₂O₃涂覆植物纖維素，以秸稈中提取出來的植物纖維素為原料，用旋涂法制備纖維素隔膜，然后在制好的隔膜上涂覆一層Al₂O₃陶瓷材料，該方法的具體步驟為：

（1）將5g纖維素溶液和0.2g羧甲基纖維素鈉加入20 mL去離子水中，磁力攪拌30~60min；

（2）切割一片5cm×5cm的玻璃片，將上述凝膠溶液緩慢滴加到吸附在旋涂機上的玻璃片上，形成一層厚度均勻的薄膜；

（3）將上述涂有纖維素隔膜的玻璃片放入真空干燥箱中60℃干燥2h；

（4）將1g Al₂O₃和2g 聚偏氟乙烯加入到30mL的N-甲基吡咯烷酮和丙酮的混合溶液中，N-甲基吡咯烷酮和丙酮的體積比為1:2，在80℃的水浴中攪拌4h；

（5）使用刮膜器，將上述溶液刮涂在干燥完全的纖維素隔膜上；

（6）將涂有Al₂O₃的纖維素基隔膜放入真空干燥箱中60℃干燥2h，得到有機-無機復合隔膜材料。