一种隔膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种隔膜及其制备方法和应用，所述隔膜包括隔膜基层以及设置于所述隔膜基层上表面的沸石咪唑酯涂层；以所述沸石咪唑酯涂层的材料的总重量份数为100份计，所述沸石咪唑酯涂层的材料按照重量份数包括如下组分：55

【技术实现步骤摘要】
一种隔膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电池
，尤其涉及一种隔膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前对锂离子电池的快充性能和容量密度要求的逐渐提升，开发具备快速充电能力和较大容量密度的锂离子电池十分重要。隔膜作为锂离子电池的四大主材，其性能优劣将直接影响到电池的安全性，与此同时，通过开发新的隔膜功能涂层往往能使隔膜在安全性不受影响的前提下进一步优化电芯性能。
[0003]CN109950455A公开了一种锂硫电池改性隔膜的制备方法，其公开的方法通过在隔膜基体表面涂覆一层经酸化的多壁碳纳米管包覆介孔碳的复合材料；其公开的复合材料中介孔碳以及经酸化后的多壁碳纳米管所带有的羧基、羟基等基团能够有效吸附锂硫电池正极材料在充放电过程中的中间产物多硫化锂，缓解多硫化锂在正负极间的穿梭效应，多壁碳纳米管的存在能极大提高锂硫电池整体的导电性，从而提高锂硫电池的电化学性能。而且由于改性隔膜的使用，可以只用活性单质硫做锂硫电池正极材料而不需要负载活性硫的导电基体，从而提高了活性硫在整个电极中的百分比含量，进而提高锂硫电池的能量密度。但是其公开的改性隔膜制备过程较为复杂，成本较高。
[0004]CN110729439A公开了一种用作涂覆型MOFs/有机复合隔膜的制备方法。金属有机骨架(Metal
‑
organic frameworks，MOFs)又称多孔配位聚合物，是由金属离子或金属簇与相应的有机配体，通过强的配位键连自组装构成的配位聚合物。其公开的MOFs直接涂覆在聚烯烃(聚丙烯PP、聚乙烯PE等)隔膜的表面，与有机隔膜相比，MOFs/有机复合隔膜具有良好的电解液润湿性、高温稳定性、更高的放电容量和更好的循环稳定性。证明了MOFs/有机复合隔膜是一种很有前途的电池隔膜材料，为提高锂离子电池的安全性开辟了新的途径，其公开的隔膜制备复杂，未提升电解液的保液量。
[0005]综上所述，开发一种在隔膜基材较薄的前提下，兼具高热稳定性和对电解液的保液量优异的隔膜至关重要。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种隔膜及其制备方法和应用，所述隔膜在隔膜基材较薄的前提下，兼具高热稳定性和对电解液的保液量优异的隔膜。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种隔膜，所述隔膜包括隔膜基层以及设置于所述隔膜基层上表面的沸石咪唑酯涂层；
[0009]以所述沸石咪唑酯涂层的材料的总重量份数为100份计，所述沸石咪唑酯涂层的材料按照重量份数包括如下组分：55
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90份ZIF
‑
67，0.1
‑
15份润湿剂，0.1
‑
15份增稠剂和0.1
‑
15份粘结剂。
[0010]本专利技术直接采用ZIF
‑
67为基体材料形成沸石咪唑酯涂层设置于隔膜基层上作为
隔膜涂层，由于其具有多孔的石咪唑酯骨架结构，同时其金属节点为Co，形成的涂层引入杂质金属离子的概率低，引入的Co
2+
引发副反应的概率也低，使所述隔膜在隔膜基材较薄的前提下，兼具高热稳定性和对电解液的保液量优异的隔膜，是一种高动力学隔膜，形成的锂离子电池具有较好的电池倍率性能和电池循环性能。
[0011]所述ZIF
‑
67的重量份数为55
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90份，例如60份、65份、70份、75份、80份、85份等。
[0012]所述润湿剂的重量份数为0.1
‑
15份，例如1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份等。
[0013]所述增稠剂的重量份数为0.1
‑
15份，例如1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份等。
[0014]所述粘结剂的重量份数为0.1
‑
15份，例如1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份等。
[0015]优选地，所述ZIF
‑
67的重量份数为80
‑
90份，例如82份、84份、86份、88份等。
[0016]优选地，所述隔膜基层的厚度为3
‑
8μm，例如3.5μm、4μm、4.5μm、5μm、5.5μm、6μm、6.5μm、7μm、7.5μm等。
[0017]优选地，所述沸石咪唑酯涂层的厚度为1
‑
10μm，例如2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm等。
[0018]本专利技术所述沸石咪唑酯涂层的厚度为1
‑
10μm，涂层厚度越小倍率越好，但涂层厚度过大过小均会影响循环性能，该涂层厚度为基层厚度的20％以上能起到较好的支撑效果。
[0019]优选地，所述隔膜基层的材料包括聚乙烯、聚丙烯、无纺布、聚酰亚胺或纤维素中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：聚乙烯和聚丙烯的组合，聚丙烯、无纺布和聚酰亚胺的组合，聚丙烯、无纺布、聚酰亚胺和纤维素的组合等。
[0020]优选地，所述ZIF
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67的D50粒径为0.5
‑
1μm，例如0.55μm、0.6μm、0.65μm、0.7μm、0.75μm、0.8μm、0.85μm、0.9μm、0.95μm等。
[0021]本专利技术所述ZIF
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67的D50粒径为0.5
‑
1μm，D50粒径过大过小均会降低倍率性能和循环性能，该粒径范围的ZIF
‑
67形成的沸石咪唑酯涂层在达到较优的热稳定性的同时，具有合适的透气度，有利于锂离子的通过。
[0022]优选地，所述润湿剂包括十二烷基苯磺酸钠和/或脂肪醇聚氧乙烯醚。
[0023]优选地，所述增稠剂包括羧甲基纤维素钠和/或羧甲基纤维素锂。
[0024]优选地，所述粘结剂包括丁苯橡胶、丙烯酸酯类粘接剂或丙烯酰胺类粘接剂中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：丁苯橡胶和丙烯酸酯类粘接剂的组合，丙烯酸酯类粘接剂和丙烯酰胺类粘接剂的组合，丙烯酸酯类粘接剂和丙烯酰胺类粘接剂的组合，丁苯橡胶、丙烯酸酯类粘接剂和丙烯酰胺类粘接剂的组合等。
[0025]第二方面，本专利技术提供一种第一方面所述的隔膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0026](1)将第一润湿剂溶于水中，再将所得润湿剂溶液依次与ZIF
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67、增稠剂和粘结剂混合均匀，然后将所得混合溶液与第二润湿剂混合，得到沸石咪唑酯涂层浆料；
[0027](2)将步骤(1)所得沸石咪唑酯涂层浆料涂覆于隔膜基层上，干燥，形成所述沸石咪唑酯涂层，得到所述隔膜。
[0028]本专利技术所述制备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隔膜，其特征在于，所述隔膜包括隔膜基层以及设置于所述隔膜基层上表面的沸石咪唑酯涂层；以所述沸石咪唑酯涂层的材料的总重量份数为100份计，所述沸石咪唑酯涂层的材料按照重量份数包括如下组分：55
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90份ZIF
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67，0.1
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15份润湿剂，0.1
‑
15份增稠剂和0.1
‑
15份粘结剂。2.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述隔膜基层的厚度为3
‑
8μm；优选地，所述沸石咪唑酯涂层的厚度为1
‑
10μm。3.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述隔膜基层的材料包括聚乙烯、聚丙烯、无纺布、聚酰亚胺或纤维素中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述ZIF
‑
67的D50粒径为0.5
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1μm。4.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述润湿剂包括十二烷基苯磺酸钠和/或脂肪醇聚氧乙烯醚。5.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述增稠剂包括羧甲基纤维素钠和/或羧甲基纤维素锂。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李欣，陈辉，岳娟，徐嘉辉，
申请(专利权)人：东莞维科电池有限公司，
类型：发明
国别省市：