[發明專利]一種耐氧化碳納米管涂覆隔膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202011101733.6
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112234313B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 王成豪;李正林;翁星星;陳朝暉;盛夏
• 申請（專利權）人: 江蘇厚生新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M50/403
• 分類號: H01M50/403;H01M50/446;H01M50/449;H01M10/05;C08J9/36;C09D1/00;C09D7/48
• 代理公司: 北京華際知識產權代理有限公司 11676
• 代理人: 葉玉鳳

本發明公開了一種耐氧化碳納米管涂覆隔膜及其制備方法，所述隔膜包括涂層和有機高分子多孔膜；所述涂層包括碳納米管、抗氧劑、輔助抗氧劑、分散劑、粘結劑、潤滑劑、鈦酸酯偶聯劑和乙烯基二茂鐵；所述抗氧劑為2?氨基?8?叔丁基?4?二甲基苯酚。本發明中采用的抗氧劑是由非對稱型受阻酚類抗氧劑改性制得；這種抗氧劑與普通抗氧劑的不同在于：普通抗氧劑在捕獲自由基的同時，易產生自由基的過氧化物ROOR和ROOH；而本發明所述的抗氧劑由于胺基的存在，其可以與這種過氧化物反應，從而生成穩定的氮氧自由基結構，這種結構還可以捕捉其他產生的自由基，從而阻斷其進一步的危害反應，從而達到使隔膜產品耐氧化的目的。

技術領域

本發明涉及一種電池隔膜技術領域，尤其涉及一種耐氧化碳納米管涂覆隔膜及其制備方法。

背景技術

在常規的非水系二次電池中，會經常直接采用基膜作為隔絕電子，離子導通的隔離膜進行使用，在非水系二次電池中，其內部存在著高電壓、高腐蝕HF、副產物氧氣等強氧化物質，而單純的有機高分子多孔膜主要以C-C鍵、C-H鍵的形式存在，且C-H鍵的數量遠大于C-C鍵的數量，由于C-H鍵中的C正電荷更多，原子半徑也不大，使電子云更靠近C，電負性導致連接氫的碳更容易被攻擊，使氫從分子中掉下來，由于多孔隔離膜直接與高電壓下正極接觸，導致隔膜在高電壓環境下慢慢氧化，進而降低電池的使用壽命。

為了提升隔膜的抗氧化能力，本發明采用將碳納米管涂覆在有機高分子多孔膜的表面，由于碳納米管中存在穩定的C-C鍵，由于C-C鍵屬于非極性鍵，其穩定性要比極性鍵的C-H鍵穩定，可以更好的耐高電壓的氧化；因此通過在有機高分子多孔膜的表面單面或者雙面涂覆都可以提升有機高分子多孔膜的抗氧化能力，制成一種耐氧化碳納米管涂覆隔膜。

發明內容

本發明的目的是提供一種耐氧化碳納米管涂覆隔膜及其制備方法，以解決現有技術中的問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：

一種耐氧化碳納米管涂覆隔膜，所述隔膜包括有機高分子多孔膜以及涂覆于有機高分子多孔膜表面的碳納米管涂層；所述碳納米管涂層包括碳納米管、抗氧劑、輔助抗氧劑、分散劑、粘結劑、潤滑劑、鈦酸酯偶聯劑和乙烯基二茂鐵；所述抗氧劑為2-氨基-8-叔丁基-4-二甲基苯酚。

較優化的方案，所述碳納米管為單壁碳管和雙壁碳管中的任意一種。

較優化的方案，所述輔助抗氧劑為亞磷酸酯和硫醚中的任意一種。

較優化的方案，所述有機高分子多孔膜為PP、PE、PI、PET中的任意一種。

較優化的方案，所述抗氧劑由非對稱型受阻酚類抗氧劑先硝基化、再還原后得到；所述非對稱型受阻酚類抗氧劑為8-叔丁基-2，4，4-三甲基苯酚。

較優化的方案，所述碳納米管涂層，以質量計，包括10-25份碳納米管、2-5份抗氧劑、2-5份輔助抗氧劑、0.5-3份鈦酸酯偶聯劑、0.5-10份分散劑、0.5-3.75份粘結劑、0.3-2份潤濕劑和6-10份乙烯基二茂鐵。

較優化的方案，一種耐氧化碳納米管涂覆隔膜的制備方法，所述隔膜制備方法包括以下步驟：

1)將非對稱型受阻酚類抗氧劑加入到濃硝酸中，在130-140℃環境下冷凝回流3-4h后，離心處理并用蒸餾水洗滌至中性，再放入80-100℃真空干燥箱內干燥20-24h，得到中間產物A；

2)將1)中得到的中間產物A加入到濃鹽酸和氯化亞錫混合溶液中，加熱到40-50℃，反應1.5-3h后得到抗氧劑；

3)將濃硫酸和濃硝酸混合，再將碳納米管加入到混酸中，在80-100℃的環境下反應2-5h后，離心處理并用蒸餾水洗滌至中性，再放入80-100℃真空干燥箱內干燥20-24h，得到氧化碳納米管；