[發(fā)明專利]還原酮醇縮合無機(jī)粉體涂覆高聚物隔膜的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811564158.6
• 申請(qǐng)日: 2018-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN109713194A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 童慶松;陳方圓;張雪勤;高峰;張曉紅;朱德欽;童君開
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M2/14
• 分類號(hào): H01M2/14;H01M2/16
• 代理公司: 福州君誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

本發(fā)明涉及還原酮醇縮合無機(jī)粉體涂覆高聚物隔膜的制備方法，其特征在于制備步驟如下：將聚乙烯吡咯烷酮和羥丙基甲基纖維素粉末加入甲苯或二甲苯溶劑中，經(jīng)過回流、通氮?dú)狻⒓咏饘兮c、回流、除金屬鈉、減壓蒸餾、粉碎、加水等處理步驟,再加入無機(jī)粉體，攪拌成膠狀液體。將膠狀液體涂覆在高聚物膜表面上，于50～90℃溫度區(qū)間真空干燥10min～48h，制得改性高聚物膜。本發(fā)明通過羥丙基甲基纖維素和聚乙烯吡咯烷酮之間的醇和酮反應(yīng)產(chǎn)物、過量聚乙烯吡咯烷酮及無機(jī)粉體的復(fù)合物間的相互作用，改善隔膜的吸液保液能力、耐高溫性能，同時(shí)也增加了隔膜與涂覆層及隔膜與正極的粘結(jié)性能，減少了隔膜阻抗，改善電池的電化學(xué)性能及安全性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及還原酮醇縮合無機(jī)粉體涂覆高聚物隔膜的制備方法，具體涉及一種可用于鋰電池、鋰離子電池、聚合物電池和超級(jí)電容器的涂覆高聚物隔膜的制備方法，屬于電池隔膜制備的技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

鋰離子電池由正極、負(fù)極、電解液、隔膜、電池殼等部件組成。作為鋰離子電池的重要組成部件之一，隔膜性能備受關(guān)注。隔膜的主要功能是分隔正極和負(fù)極，避免其電子短路。隔膜同時(shí)為鋰離子在正極和負(fù)極間移動(dòng)提供通道。在電池體系中，要求隔膜不能與電池體系的電解液等反應(yīng)。隔膜性能的優(yōu)劣直接影響鋰離子電池的放電容量、循環(huán)壽命和安全性。

鋰離子電池的隔膜應(yīng)該具備以下特性：（1）厚度均勻適中，能兼顧隔膜的機(jī)械性能和電池內(nèi)阻；（2）良好的透過性和微孔均勻性；（3）較強(qiáng)的吸液保液能力；（4）良好的化學(xué)穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性；（5）安全性高、熱自閉孔性能好。

為了改善電池的安全性，在三元?jiǎng)恿﹄姵伢w系中已廣泛采用涂覆隔膜。不過，制備涂覆隔膜時(shí)，通常在涂覆隔膜基礎(chǔ)的基膜表面涂覆油性粘結(jié)劑。這種方法可以改善隔膜的性能。不過，目前市場(chǎng)上陶瓷隔膜常出現(xiàn)涂覆層厚度不均勻，陶瓷顆粒分布不均勻及掉粉等問題，引起陶瓷隔膜長(zhǎng)期循環(huán)的性能下降等問題。在利用油相體系制備涂覆隔膜的過程中，有機(jī)溶劑蒸發(fā)容易引起火災(zāi)，能耗較高。

關(guān)于本發(fā)明中的HPMC和PVP，前人研究的情況是：傅婧等在不同濃度KOH溶液中通過共混反應(yīng)制備出聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮（PVA/PVP）堿性聚合物電解質(zhì)膜。研究表明，在堿性聚合物電解質(zhì)膜中，PVP可明顯改善電解質(zhì)膜的離子傳導(dǎo)率和熱穩(wěn)定性。不過，這種復(fù)合膜的機(jī)械性能較差（傅婧等，聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮堿性復(fù)合膜的制備及其性能[J]. 物理化學(xué)學(xué)報(bào), 2010, 26(10): 2653-2658.）。本發(fā)明將HPMC、PVP的酮醇還原產(chǎn)物和無機(jī)粉體共混。將共混產(chǎn)物涂覆在高聚物膜上，制備涂覆高聚物隔膜。在這種涂覆高聚物隔膜中，PVP為非離子型高分子化合物，PVP中的羰基能與接枝無機(jī)粉體表面的基團(tuán)成鍵，改善結(jié)合力。同時(shí)，表面活性劑PVP可改善無機(jī)粉體的表面能，改善涂覆漿料與非極性高聚物膜及電解液體系中極性添加劑的相容性。本發(fā)明的制備工藝綠色，操作簡(jiǎn)單。在制備的涂覆高聚物膜中，涂覆層與高聚物間粘結(jié)力強(qiáng)，對(duì)電解液中極性添加劑的浸潤(rùn)性和吸液能力強(qiáng)，且在生產(chǎn)制備過程中綠色環(huán)保，適合于工業(yè)生產(chǎn)使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案由以下步驟組成：

將0.5～50g聚乙烯吡咯烷酮粉末和0.05～10g羥丙基甲基纖維素粉末加入兩種粉末總體積的10～100倍體積的甲苯或二甲苯溶劑中，在回流體系中攪拌溶解，通入氮?dú)獬齼艋亓黧w系中氧氣，加入金屬鈉顆粒，加熱回流1～20h，除去過量的金屬鈉，減壓蒸餾除去溶劑。將蒸餾剩余物資粉碎為粉末，加入250ml去離子水,再加入無機(jī)粉體，攪拌成均勻的膠狀液體,將膠狀液體涂覆在高聚物膜的表面上，置于50～90℃溫度區(qū)間，真空干燥10min ～48h，制得改性高聚物膜。

所述的聚乙烯吡咯烷酮粉末的用量是羥丙基甲基纖維素粉末的重量的10倍。