[發(fā)明專利]一種耐熱鋰離子電池隔膜的制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910876600.7 | 申請日： | 2019-09-17 |
| 公開（公告）號： | CN110611069A | 公開（公告）日： | 2019-12-24 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 李海濱;劉磊;顧海濤;王勇;高晨曄;王可 | 申請（專利權(quán)）人： | 上海交通大學;上海空間電源研究所 |
| 主分類號： | H01M2/14 | 分類號： | H01M2/14;H01M2/16;H01M10/0525 |
| 代理公司： | 31236 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 | 代理人： | 胡晶 |
| 地址： | 200240 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 改性隔膜 多巴胺 隔膜 制備 鋰離子電池隔膜 親水改性 親水溶液 陶瓷涂層 烘干 浸泡 清洗 取出 超薄金屬氧化物 潤濕 高溫耐熱性 離子電導率 鋰離子電池 多元醇鹽 高溫環(huán)境 應(yīng)用潛力 電解液 耐熱 巴胺 可控 尺度 | ||
本發(fā)明公開了一種耐熱鋰離子電池隔膜的制備方法；所述方法包括如下步驟：(a)制備多巴胺親水溶液；(b)將PP/PE/PP隔膜浸泡于所述多巴胺親水溶液，取出清洗，烘干得到多巴胺親水改性隔膜；(c)將所述巴胺親水改性隔膜浸泡于多元醇鹽溶液中，取出清洗，烘干得到超薄金屬氧化物陶瓷涂層改性隔膜。本發(fā)明的方法步驟簡單，制備得到的陶瓷涂層厚度薄且尺度可控，改性隔膜高溫耐熱性好、機械強度高、電解液潤濕率高、離子電導率高；該改性隔膜作為鋰離子電池隔膜，對于提高鋰離子電池在高溫環(huán)境中的穩(wěn)定性及安全性具有應(yīng)用潛力。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及電化學技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種耐熱鋰離子電池隔膜的制備方法。
背景技術(shù)
隔膜是電池正負極之間的隔離物，其主要作用是防止正負極活性物質(zhì)相互接觸產(chǎn)生短路；并且，隔膜是一種微孔的薄膜，能夠保有一定電解液，在電化學反應(yīng)時，形成離子移動的通道，從而完成在電化學充放電過程中鋰離子在正負極之間的傳輸。對于大容量、高能量密度鋰離子電池，其電池內(nèi)部溫度分布不均勻，會造成局部溫度過高，引起隔膜收縮變形甚至發(fā)生熔化，導致正/負極短路，引發(fā)熱失控，致使電池燃燒甚至爆炸，特別是在強烈震動、沖擊或過熱等汽車行駛與航天環(huán)境中常遇的惡劣條件下，更易發(fā)生此類問題。目前，鋰離子電池常規(guī)采用商業(yè)化聚烯烴隔膜，無論聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)，接近熔點時(PE熔點135℃、PP熔點165℃)，均會收縮變形甚至熔化，導致電池存在安全隱患。因此，開發(fā)新型高耐熱鋰離子電池隔膜迫在眉睫。
在聚合物隔膜上涂覆氧化物陶瓷涂層，可改善隔膜耐熱性，但其常見缺點在于，氧化物涂層明顯增加隔膜厚度(5～10μm)，導致電池能量密度降低；涂覆所用粘結(jié)劑會堵孔，帶來離子電導率降低，不利于大電流充放電；陶瓷層與基膜間，多屬物理結(jié)合，結(jié)合力較弱，易發(fā)生掉粉、甚至陶瓷層脫落。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種耐熱鋰離子電池隔膜的制備方法；以多巴胺親水改性技術(shù)結(jié)合表面溶膠凝膠工藝，在隔膜表面制備超薄氧化物陶瓷涂層。本發(fā)明步驟簡單，制備的陶瓷涂層厚度薄且尺度可控；制備的改性隔膜高溫耐熱性好、機械強度高、電解液潤濕率高、離子電導率高；對于提高鋰離子電池在高溫環(huán)境中的穩(wěn)定性及安全性具有應(yīng)用潛力。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
本發(fā)明提供了一種高耐熱型鋰離子電池隔膜的制備方法，包括以下步驟：
(a)將多巴胺溶于去離子水，加入緩沖劑，得到多巴胺溶液；所述緩沖劑為三氨基甲烷鹽酸鹽；
(b)將PP/PE/PP隔膜浸泡于所述多巴胺溶液，取出，去離子水清洗，烘干得到多巴胺親水改性隔膜；
(c)將所述多巴胺親水改性隔膜浸泡于多元醇鹽溶液中，取出，清洗，水解，烘干；得到金屬氧化物陶瓷涂層改性隔膜；所述多元醇鹽為丁醇鈦Ti(OnBu)4、丁醇鋁Al(OnBu)3、丙醇鋯Zr(OnPr)4、丁醇鈮Nb(OnBu)5中的一種。
優(yōu)選的，步驟(a)中，多巴胺溶液中多巴胺質(zhì)量分數(shù)為0.05-0.2％；多巴胺與三氨基甲烷鹽酸鹽質(zhì)量比為1:0.8-1.2。更優(yōu)選多巴胺溶液中多巴胺質(zhì)量分數(shù)為0.1％；多巴胺與三氨基甲烷鹽酸鹽質(zhì)量比為1:1。
優(yōu)選的，步驟(b)中，多巴胺溶液浸泡的時間為15-60min。
優(yōu)選的，步驟(b)中，所述烘干的溫度為80-100℃，時間為30-60min。
優(yōu)選的，步驟(c)中，多元醇鹽溶液中多元醇鹽質(zhì)量分數(shù)為8-12％。更優(yōu)選多元醇鹽溶液中多元醇鹽質(zhì)量分數(shù)為10％。
優(yōu)選的，步驟(c)中，多元醇鹽溶液浸泡時間為2-5min。
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