[發明專利]一種用于鋰離子電池隔膜的多孔SiO

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• 申請號: 201911057803.X
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN110767863A
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 王海輝;王素清;薛健
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16
• 代理公司: 11470 北京精金石知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉先榮

本發明提供了一種用于鋰離子電池隔膜的多孔SiO₂微球的制備方法及應用，屬于電池隔膜涂覆技術領域。本發明用于鋰離子電池隔膜的多孔SiO₂微球的制備方法包括如下步驟：制備球形SiO₂顆粒；將制備的球形SiO₂顆粒加入水中，加入保護劑，再加入堿溶液，攪拌，刻蝕一定時間后，離心，清洗，得到多孔SiO₂微球。此外，本發明還提供了用于鋰離子電池隔膜的多孔SiO₂微球的應用，包括取一定量的多孔SiO₂微球用分散劑分散，加入一定用量的粘結劑，配制成涂層溶液以及用上述涂層溶液對基膜進行涂覆的步驟。本發明制備得到的多孔SiO₂微球制備簡單；涂覆完成的隔膜透氣性好、熱穩定性好，有很好的應用前景。

技術領域

本發明屬于電池隔膜涂覆技術領域，具體涉及一種用于鋰離子電池隔膜的多孔SiO₂微球的制備方法及應用。

背景技術

近年來隨著電動交通工具以及便攜式電子產品的迅速發展及大型鋰離子動力電池的使用，促使鋰電池工業發展迅猛。由于應用領域的擴大和需求的增加，電池的外形和尺寸發生變化，并且需要鋰二次電池具有比現有小型電池更好的耐用性和安全性。

從鋰電池安全性的角度考慮，越來越多的電池企業開始把目光投向隔膜涂覆改性領域，生產出復合的鋰離子電池隔膜。現有涂覆隔膜主要是涂覆PP、PE以及無紡布；常用的隔膜修飾層為勃姆石，Al₂O₃等無機顆粒，這些無機顆粒尺寸一般大于500nm，涂層厚度在2微米以上，涂層密度4g/m²以上，雖然改善了電池性能，但會影響電池的體積和質量能量密度。厚重的隔膜涂層也會部分阻礙鋰離子的傳輸。反之，如果涂層的無機顆粒小的話，容易堆積團聚，難以獲得穩定性均一的涂層。因此，在利用電池隔膜涂覆改善電池性能的同時，提升隔膜的透氣性，保證鋰離子的傳輸效果，具有重要意義。

中國專利109336148A公開了一種種鋰電池陶瓷隔膜涂覆用氧化鋁及其制備方法，氧化鋁含量不小于99.9％；氧化鋁粒徑及分布：D50粒徑為0.5-1.2μm；且滿足：D10≥1/2D50；D90≤3D50；D99≤5D50。磁性物質占產品總質量的比例小于0.5ppm；氧化鋁的比表面積為5.5-7.5m²/g；氧化鋁制備方法，包括碳酸鋁銨前驅體的制備、碳酸鋁銨前驅體焙燒制備α-氧化鋁、α-氧化鋁的研磨篩分除磁、脫水干燥、破碎等步驟。本發明的氧化鋁具有中位徑粒適中，粒度分布范圍窄的特點，滿足鋰電池隔膜涂覆制備陶瓷隔膜的要求；氧化鋁具有磁性物質含量低，確保了產品在使用時具有安全性；本發明制備過程中添加分散劑，制備的氧化鋁原晶粒度小，分散性能好，在130℃縱向熱收縮率為0.95％，橫向熱收縮率為0.6％。此方法中氧化鋁的制備步驟復雜，實際操作難度大，另外添加分散劑對分散性的提高有一定限度。

中國專利201711485007.7公開了一種納米粒子涂覆的鋰離子電池隔膜及其制備方法。此發明用納米粒子涂覆鋰離子電池隔膜，包括基膜和涂覆在基膜至少一個表面的納米粒子，其中，納米粒子具有多孔結構，并且至少部分孔道貫穿納米粒子的表面其采用具有多孔結構的納米粒子制備涂層，多孔結構的納米粒子本身具有發達的孔道結構，鋰離子不僅可以在納米粒子間的空隙中擴散，還可以在納米粒子本身的多孔結構內部孔道中自由擴散。通過涂覆多孔的二氧化硅顆粒，提高了鋰離子的電導率，不過涂覆多孔的二氧化硅顆粒PP基膜的透氣值為205s，盡管相對于涂覆無孔二氧化硅顆粒的PP基膜，透氣值有所降低(即透氣性提高)，但是其透氣性相比未涂覆基膜的原始透氣性，仍有很大的提升空間。

本發明通過制備具有微孔結構的SiO₂微球，解決其在溶液中的分散性問題，使之均勻涂覆，降低涂層密度和厚度，并提供良好的鋰離子傳輸通道的效果。這一方法具有、涂層輕薄等優勢，具有非常廣闊的應用前景。

發明內容