一种高安全碳纳米管复合隔膜及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高安全碳纳米管复合隔膜及其制备工艺，所述复合隔膜包括基膜和涂覆层，所述涂覆层渗透至基膜上表面并形成渗入层，所述渗入层为碳纳米管渗入层。本发明专利技术通过小粒径碳纳米管制得具有高润湿性能的水性浆料，将其涂布于基膜表面，利用涂覆层浆料的高润湿性和毛细作用，使得涂覆层浆料渗入基膜表面孔隙中并达到一定的厚度，烘干后碳纳米管在基膜表面及其内部孔隙中存留，利用碳纳米管具有优良的导热性，当电池内部温度急剧上升时，迅速将温度传递，使有基膜能够迅速接收温度，实现闭孔，减少时间上的延迟，及时阻隔发热反应的进行，提升电池的安全性，适合广泛推广与使用。

【技术实现步骤摘要】
一种高安全碳纳米管复合隔膜及其制备工艺
本专利技术涉及电池
，具体为一种高安全碳纳米管复合隔膜及其制备工艺。
技术介绍
锂电池是通过锂离子在正极和负极间的移动实现化学能向电能转换，锂离子电池有正极、负极、电解质和隔膜组成，在非水系二次电池中，隔膜在安全方面发挥着至关重要的作用，尤其是电池在内部温度急速升高的过程中，如果电池内部的有机高分子多孔膜在电池内部升温的过程中不能及时进行闭孔，阻碍电池内部产热反应的发生，电池则会迅速热失控，造成电池着火爆炸等安全事故，而传统的隔膜由于内部热量传入隔膜的表面时间不够迅速，会导致电池耐高温能力较差，引发安全事故。因此，我们提出一种高安全碳纳米管复合隔膜及其制备工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高安全碳纳米管复合隔膜及其制备工艺，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种高安全碳纳米管复合隔膜，所述复合隔膜包括基膜和涂覆层，所述涂覆层渗透至基膜上表面并形成渗入层，所述涂覆层为碳纳米管涂覆层。进一步的，所述涂覆层包括碳纳米管、粘结剂、润湿剂、分散剂。进一步的，所述碳纳米管、粘结剂、润湿剂、分散剂的质量比为1:(0.05～0.40):(0.05～0.15):(0.1～0.3)。进一步的，所述碳纳米管为单璧碳纳米管或者多壁碳纳米管，所述单璧碳纳米管的直径为0.75～3nm，所述单璧碳纳米管的长度为1～50μm，所述多壁碳纳米管的直径为2～20nm，所述粘结剂为丙烯酸类粘结剂。>进一步的，所述渗入层的厚度为0.1～0.5μm，所述复合隔膜的厚度为2～50μm。进一步的，所述基膜为高分子多孔隔膜，所述基膜为聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、改性聚乙烯中的一种或多种。一种高安全碳纳米管复合隔膜的制备工艺，包括以下步骤：1)制备涂覆层浆料：取去离子水加入分散剂混合，搅拌20～40min，加入碳纳米管搅拌混合，砂磨分散20～40min，加入粘结剂，搅拌45～75min，加入润湿剂，搅拌20～40min，制得涂覆层浆料；2)制备复合隔膜：取涂覆层浆料在基膜表面进行涂布，然后置于45～75℃烘烤，形成涂覆层，涂覆层浆料在基膜表面渗透形成渗入层，收卷制得复合隔膜。进一步的，所述涂覆层浆料在基膜表面涂覆厚度为0.5-15μm。在上述技术方案中，通过小粒径碳纳米管制得具有高润湿性能的水性浆料，在涂布于基膜表面后，利用所制涂覆层浆料的高润湿能力，通过毛细作用使得涂覆层浆料在基膜表面孔隙中渗入并达到一定的厚度，然后烘干，碳纳米管在基膜表面及其内部孔隙中存留，由于碳纳米管具有优良的导热性，当电池内部温度急剧上升时，碳纳米管将温度迅速传递，使有基膜能够迅速达到闭孔温度，减少时间上的延迟，及时阻隔发热反应的进行，提升电池的安全性。进一步的，当基膜为改性聚乙烯时，具体步骤包括：取聚乙烯制膜，得到高分子多孔薄膜；取聚乙烯与对二甲苯混合，制得聚乙烯溶液；取聚对苯二甲酸乙二醇酯加入六氟异丙醇、二氯甲烷，加热搅拌至完全溶解，加入分散有聚氧乙烯辛基苯酚醚-10的去离子水，超声乳化，制得乳液；将乳液加入聚乙烯溶液中，混合均匀，加入对叔丁基苄基氟，制得改性浆料；在高分子多孔薄膜的表面沉积改性浆料，改性浆料的流量为7～12mL/h，沉积次数为2～6次，干燥形成改性涂层，制得基膜。进一步的，当基膜为改性聚乙烯时，所述步骤2)在涂覆层浆料涂布于基膜表面后还包括以下步骤：对所得基膜和涂覆层进行微波处理，并室温静置18～24h。在上述技术方案中，聚对苯二甲酸乙二醇酯、六氟异丙醇、二氯甲烷在聚氧乙烯辛基苯酚醚-10作用下发生乳化，生成水包油型的乳化微粒，并与聚乙烯、对二甲苯、对叔丁基苄基氟混合制得改性浆料，使其在沉积于高分子多孔薄膜表面，能够控制沉积路线形成具有多孔的改性涂层，涂布涂覆层浆料后，通过微波辐射的作用，将乳化微粒破裂，暴露其中的六氟异丙醇、二氯甲烷，使得对叔丁基苄基氟与对二甲苯在六氟异丙醇作用下发生反应，所得产物能够提高复合隔膜的离子电导率，提升所制复合隔膜的电化学性质；苯环数目增加，从而提高分子间作用力，达到提高所制基膜力学强度的效果，结合改性涂层中的主要树脂聚乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯，提高所制基膜的结构稳定性；且乳化微粒破裂时，暴露出的六氟异丙醇、二氯甲烷为液体状，促进涂覆层浆料中的碳纳米管陷落其中，提高碳纳米管固定在基膜表面的数目，改性涂层沉积时形成孔隙，碳纳米管还能够通过这些孔隙直接渗入，与基膜接触并渗入基膜中，提高碳纳米管与基膜的接触数量，从而提高基膜对温度的敏感度，促进所制复合隔膜快速闭孔，确保电池的使用安全，改性涂层中的反应结束后，所得产物能够将碳纳米管固定，提高涂覆层与基膜间的结合强度，防止其在使用时发生偏移，避免对电池性能造成影响。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：为了提升电池的安全性，通过小粒径碳纳米管制得具有高润湿性能的水性浆料，将其涂布于基膜表面，利用涂覆层浆料的高润湿性和毛细作用，使得涂覆层浆料渗入基膜表面孔隙中并达到一定的厚度，烘干后碳纳米管在基膜表面及其内部孔隙中存留，利用碳纳米管具有优良的导热性，当电池内部温度急剧上升时，迅速将温度传递，使有基膜能够迅速接收温度，实现闭孔，减少时间上的延迟，及时阻隔发热反应的进行，提升电池的安全性。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例11)制备涂覆层浆料：取去离子水加入分散剂混合，搅拌20min，加入碳纳米管搅拌混合，砂磨分散20min，加入粘结剂，搅拌45min，加入润湿剂，搅拌20min，制得涂覆层浆料，其中碳纳米管、粘结剂、润湿剂、分散剂的质量比为1:0.05:0.05:0.1；2)制备复合隔膜：取涂覆层浆料在基膜表面进行涂布，涂覆厚度为0.5μm，然后置于45℃烘烤，形成涂覆层，涂覆层浆料在基膜表面渗透形成渗入层，收卷制得复合隔膜，其中基膜为聚乙烯多孔膜，其厚度为16μm。实施例21)制备涂覆层浆料：取去离子水加入分散剂混合，搅拌30min，加入碳纳米管搅拌混合，砂磨分散30min，加入粘结剂，搅拌60min，加入润湿剂，搅拌30min，制得涂覆层浆料，其中碳纳米管、粘结剂、润湿剂、分散剂的质量比为1:0.25:0.10:0.2；2)制备复合隔膜：取涂覆层浆料在基膜表面进行涂布，涂覆厚度为7.5μm，然后置于60℃烘烤，形成涂覆层，涂覆层浆料在基膜表面渗透形成渗入层，收卷制得复合隔膜，其中基膜为聚乙烯多孔膜，其厚度为16μm。实施例31)制备涂覆层浆料：取去离子水加入分散剂混合，搅拌4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高安全碳纳米管复合隔膜，其特征在于：所述复合隔膜包括基膜和涂覆层，所述涂覆层渗透至基膜上表面并形成渗入层，所述涂覆层为碳纳米管涂覆层。/n

【技术特征摘要】
1.一种高安全碳纳米管复合隔膜，其特征在于：所述复合隔膜包括基膜和涂覆层，所述涂覆层渗透至基膜上表面并形成渗入层，所述涂覆层为碳纳米管涂覆层。


2.根据权利要求1所述的一种高安全碳纳米管复合隔膜，其特征在于：所述涂覆层包括碳纳米管、粘结剂、润湿剂、分散剂。


3.根据权利要求2所述的一种高安全碳纳米管复合隔膜，其特征在于：所述碳纳米管、粘结剂、润湿剂、分散剂的质量比为1:(0.05～0.40):(0.05～0.15):(0.1～0.3)。


4.根据权利要求2所述的一种高安全碳纳米管复合隔膜，其特征在于：所述碳纳米管为单璧碳纳米管或者多壁碳纳米管，所述单璧碳纳米管的直径为0.75～3nm，所述单璧碳纳米管的长度为1～50μm，所述多壁碳纳米管的直径为2～20nm，所述粘结剂为丙烯酸类粘结剂。


5.根据权利要求1所述的一种高安全碳纳米管复合隔膜，其特征在于：所述渗入层的厚度为0.1～0.5μm，所述复合隔膜的厚度为2～50μm。


6.根据权利要求1所述的一种高安全碳纳米管复合隔膜，其特征在于：所述基膜为高分子多孔隔膜，所述基膜为聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、改性聚乙烯中的一种或多种。


7.一种高安全碳纳米管复合隔膜的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备涂覆层浆料：
取去离子水加入分散剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成豪，李正林，翁星星，陈朝晖，盛夏，
申请(专利权)人：江苏厚生新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32