[發明專利]一種環氧樹脂改性陶瓷隔膜及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010151280.1
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN113437438A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 趙金保;李航;彭龍慶;張鵬
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01M50/434
• 分類號: H01M50/434;H01M50/451;H01M50/417;H01M50/403;H01M10/0525
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

1.一種環氧樹脂改性陶瓷隔膜，包括多孔基膜，及涂布在基膜上單層或雙層的陶瓷層，其特征在于在陶瓷層至少一面涂布或浸潤或噴涂上環氧樹脂，所述單面的環氧樹脂層的厚度為0.5nm～40nm。

2.根據權利要求1所述的一種環氧樹脂改性陶瓷隔膜，其特征在于所述環氧樹脂配制成重量濃度為1％-10％。

3.根據權利要求1所述的一種環氧樹脂改性陶瓷隔膜，其特征在于所述多孔基膜包括聚烯烴類多孔聚合物、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚酰亞胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚環氧乙烷、聚乙烯醇或者上述聚合物衍生的共混、共聚體系中的至少一種。

4.根據權利要求1所述的一種環氧樹脂改性陶瓷隔膜，其特征在于所述的陶瓷顆粒的平均粒徑為10-1000nm，優選50-500nm，陶瓷層厚度為0.1-10μm，優選為2-5μm。

5.根據權利要求1所述的一種環氧樹脂改性陶瓷隔膜，其特征在于所述環氧樹脂是指在化學結構中，含有兩個或者兩個以上環氧基團的有機化合物，且通過環氧基團的開環反應，可形成熱固性的高分子聚合物；所述環氧樹脂的分子量用凝膠滲透色譜法測定重均分子量為100～5000。

6.根據權利要求1或2所述的一種環氧樹脂改性陶瓷隔膜，其特征在于所述的環氧樹脂聚合單體分為能導入或者能生成環氧基團的化合物稱為組分A和具有兩個或兩個以上活潑氫的化合物、預聚物或含有兩個或兩個以上不飽和雙鍵的化合物、預聚物稱為組分B。

7.根據權利要求6所述的一種環氧樹脂改性陶瓷隔膜，特征在于所述的組分A，組分B混合溶液按重量百分比計，含組分A0.1～40％、組分B0.1～40％、催化劑0.01～8％、固化劑0.01～5％、固化促進劑0.01～5％、表面活性劑0.01～5％，添加劑0～5％，余量為溶劑。

8.根據權利要求7所述的一種環氧樹脂改性陶瓷隔膜，其特征在于所述的催化劑包括碳酸鈉、碳酸鉀、吡啶、三乙胺、醋酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀、季銨鹽、季磷鹽、膽堿的一種。

9.根據權利要求7所述的一種環氧樹脂改性陶瓷隔膜，其特征在于所述的固化劑包括多元胺，酸酐，酚醛，硫醇類加成聚合型固化劑，或催化型固化劑或其他顯在型固化劑，或選擇咪唑類類潛伏型固化劑。

10.根據權利要求7所述的一種環氧樹脂改性陶瓷隔膜，其特征在于所述的固化促進劑根據固化劑的親核、親電性進行選擇，親核固化劑匹配親電固化促進劑，親電固化劑匹配親核固化促進劑。

11.根據權利要求7所述的一種環氧樹脂改性陶瓷隔膜，其特征在于所述的表面活性劑為硬脂酸、十二烷基苯磺酸鈉、季銨化物、十六烷基磺酸鈉、卵磷脂、氨基酸型、甜菜堿型、脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦、聚山梨酯中的至少一種。

12.一種環氧樹脂改性陶瓷隔膜，包括多孔基膜，及涂布在基膜上單層或雙層的陶瓷層，其特征在于在陶瓷層至少一面涂布或浸潤或噴涂環氧樹脂，所形成的隔膜孔隙率大于40％；所述的環氧樹脂與陶瓷層復合，環氧樹脂增加厚度小于40nm。

13.根據權利要求12述的鋰電池隔膜，其特征在于在所述的多孔基膜單層或者雙層表面涂覆陶瓷漿料，制備陶瓷隔膜，再將陶瓷隔膜浸漬在環氧樹脂聚合單體的混合溶液中，原位聚合包覆環氧樹脂；或在多孔基膜上涂覆陶瓷漿料制成陶瓷隔膜，再在陶瓷隔膜上涂覆配制好的環氧樹脂溶液，再固化形成環氧改性陶瓷隔膜。

14.根據權利要求13所述的鋰電池隔膜，其特征在于所述的環氧樹脂配置質量分數為1-10％的環氧樹脂溶液。

15.一種鋰電池隔膜的制備方法，其特征在于：

環氧樹脂聚合單體分為能導入或者能生成環氧基團的化合物稱為組分A和具有兩個或兩個以上活潑氫的化合物、預聚物或含有兩個或兩個以上不飽和雙鍵的化合物、預聚物稱為組分B；

步驟1、合成環氧樹脂：按質量百分比計，將組分A：1-40％、組分B：1-40％、堿性催化劑0.2-8％、溶劑10-95％的混合溶液在25-110℃下反應0.5-24h，分離洗滌烘干，得到環氧樹脂；

步驟2、制備陶瓷隔膜：將陶瓷顆粒、粘結劑按一定比例混勻制成陶瓷漿料，并將制得的陶瓷漿料單面或雙面涂覆于多孔基膜表面，烘干除去溶劑，即得到陶瓷隔膜；步驟3、配置質量分數為1-10％的環氧樹脂溶液，加入0.01％-5％的固化劑，0.01-5％的固化促進劑，0～5％的添加劑；通過噴涂，浸泡或其它方式，使環氧樹脂溶液浸潤陶瓷隔膜，在25℃-110℃下烘干、固化0.5-24h。