[發明專利]一種微孔改性聚丙烯鋰電池隔膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202111044829.8
• 申請日: 2021-09-07
• 公開（公告）號: CN113764827B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 崔永哲;林文丹;曹暢
• 申請（專利權）人: 廣東九彩新材料有限公司
• 主分類號: H01M50/417
• 分類號: H01M50/417;H01M50/431;H01M50/44;H01M50/451;H01M50/457;H01M50/489;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州赤信知識產權代理事務所(普通合伙) 44552
• 代理人: 龔素琴

本發明提供一種微孔改性聚丙烯鋰電池隔膜的制備方法，屬于鋰離子電池隔膜的制備技術領域，包括以下步驟：S1、第一聚丙烯膜制備；S2、多巴胺改性二氧化硅納米粒子制備；S3、二氧化硅納米粒子層制備；S4、第二聚丙烯膜制備；S5、表面改性處理；所述表面改性處理采用紫外光接枝法，通過9?芴酮的預接枝作用將2?丙烯酰胺?2?甲基?1?丙磺酸單體接枝在聚丙烯薄膜表面，利用帶負電荷的?SO^3?實現對陰離子較強的靜電排斥，進而提高鋰離子遷移數，本發明通過設置多層結構，將二氧化硅層夾芯在聚丙烯膜間，在保留隔膜孔隙率的基礎上同時減少膠黏劑的使用和無機粉體的脫落，提高聚丙烯膜的耐熱性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池隔膜的制備技術領域，具體涉及一種微孔改性聚丙烯鋰電池隔膜及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池由于其高的能量密度和優異的循環壽命而得到了廣泛應用，在鋰離子電池的結構中，隔膜是關鍵的內層組件之一，其主要作用是使電池的正、負極分隔開來，防止兩極接觸而短路，同時允許離子在電池內部傳輸；隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環以及安全性能等特性，性能優異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。

目前，鋰離子電池中使用的隔膜主要基于微孔聚烯烴膜，如聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯等，由于聚合物本身的特點，聚烯烴雖然具有良好的機械強度和化學穩定性，但在高溫下表現出極高的熱收縮率，在異常發熱的情況下可能導致內部短路，從而導致起火，甚至爆炸；此外，聚烯烴隔膜與有機電解質溶劑極性差異大，潤濕性差，阻礙了電解質溶液被微孔膜吸收，使得循環容量和功率能力降低。

陶瓷隔膜是在聚烯烴微孔膜基礎上發展起來的新型高安全性隔膜材料，它是在聚烯烴隔膜上通過涂布無機陶瓷粉體(如Al₂O₃和SiO₂)提高耐溫性和親液性，但受粘合劑成分和陶瓷層結構的限制，隔膜涂層容易從隔膜上脫落，成膜性差，其耐溫性和親液性改善程度極為有限。

發明內容

針對上述問題中的至少一個，本發明提供一種微孔改性聚丙烯鋰電池隔膜及其制備方法。

本發明的目的采用以下技術方案來實現：

一種微孔改性聚丙烯鋰電池隔膜的制備方法，包括以下步驟：

S1、第一聚丙烯膜制備

將聚丙烯通過熔噴紡絲法或靜電紡絲法制備得到第一聚丙烯膜；

S2、改性二氧化硅納米粒子制備

稱取十六烷基三甲基溴化銨并溶解在乙醇和水的混和溶劑中，加入濃度為25wt.％的濃氨水攪拌，得到混合溶液A，將混合溶液A升溫至30-35℃，劇烈攪拌條件下，在所述混合溶液A中滴加正硅酸乙酯，滴加完畢后保溫攪拌反應12-24h，在2000-3000rpm轉速下離心1-10min，分離得到上層清液，將所述上層清液在10000-12000rpm轉速下離心5-20min，分離得到沉淀，沉淀依次以乙醇和去離子水洗滌，真空干燥后入高溫爐，以5℃/min升溫至500-550℃，保溫熱處理1-3h，得到產物A，將所述產物A超聲分散在乙醇和緩沖液的混合溶液中，再加入終濃度為10-20mmol/L的鹽酸多巴胺，混合攪拌過夜，得到改性二氧化硅分散液；

所述乙醇和緩沖液的混合溶液由無水乙醇和pH值為8.0的三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽緩沖液等體積混合得到；

S3、二氧化硅層制備

以所述第一聚丙烯膜為基底，將所述改性二氧化硅分散液過濾沉積在所述第一聚丙烯膜上，再依次以所述乙醇和緩沖液的混合溶液、過硫酸銨溶液和無水乙醇溶液淋洗，淋洗完成后真空干燥；

其中，所述過硫酸銨溶液的濃度在0.01-0.1mol/L；

S4、第二聚丙烯膜制備