一种碳纳米管复合隔膜及其制备方法及应用技术

本申请公开了一种碳纳米管复合隔膜及其制备方法及应用，涉及二次电池技术领域。本申请通过采用漏涂的方式将第一涂层涂覆在基膜表面，即在基膜上形成均匀分散的、且形状规则的漏涂孔结构的非全覆盖碳纳米管涂层，一方面可以保证碳纳米管复合隔膜的透气性，另一方面可以减少第一涂层浆料的用量。此外，本申请通过在第一涂层上涂覆具有多孔纳米陶瓷的第二涂层，能够配合第一涂层进行散热，抑制多孔基膜局部发生热收缩，降低电池发生短路的风险，同时能够提高涂层的孔隙率，提高涂层的储液能力。力。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管复合隔膜及其制备方法及应用


[0001]本申请涉及二次电池
，特别涉及到一种碳纳米管复合隔膜及其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]随着全球能源危机日益加剧、环境问题的凸显，可再生能源和各种绿色能源得到越来越多的重视，已成为人类实现可持续性发展的必由之路。可再生能源的储存和使用离不开化学电源的发展，在各种类型的化学电源体系中，锂离子电池因其具有高电压、高比能量、长寿命等优点而成为最受青睐的二次电池。
[0003]锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液构成。隔膜是多孔聚合物膜，有绝缘电子和传导锂离子的功能，是锂电池材料重要的研究领域。目前商业化应用的锂离子电池隔膜大多采用聚烯烃类隔膜，如聚乙烯（PE）隔膜、聚丙烯（PP）隔膜或两者的多层复合隔膜。聚烯烃隔膜具有卓越的机械性能和良好的化学稳定性，而且能做到很薄。但是，一方面由于其孔隙率较低（40%），及其对极性电解液润湿性较差，导致使用这种隔膜的锂离子电池内部容易形成较高的阻抗，影响其充放电性能的表现；另一方面，由于聚烯烃隔膜自身的热尺寸稳定性较差，较高温度下使用时容易造成隔膜收缩，导致正负极直接接触形成微短路，从而引发锂离子局部过热并易引起爆炸。因此，制备出具有优异热稳定性、高孔隙率、良好浸润性的锂离子电池隔膜成为近年来的研究热点。
[0004]为了制备出满足以上严苛要求的隔膜，近年来许多研究者对锂电池隔膜的制备方法提出多种改进方案，包括微孔复合隔膜、改性微孔薄膜、无纺布隔膜、复合隔膜等。例如公开号为CN112201902A的中国专利技术专利申请，公开了一种高安全碳纳米管复合隔膜及其制备方法，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。但是，上述技术方案中的碳纳米管涂覆浆料会影响隔膜的透气性能。

技术实现思路

[0005]本申请的目的是提供一种碳纳米管复合隔膜及其制备方法及应用，解决现有的碳纳米管复合隔膜透气性能和电解液浸润性能差的问题。
[0006]为实现上述目的，本申请实施例采用以下技术方案：一种碳纳米管复合隔膜，包括：基膜，所述基膜为多孔薄膜；第一涂层，所述第一涂层设置在所述基膜的至少一侧表面上，所述第一涂层包括多壁碳纳米管，所述第一涂层采用漏涂的方式涂覆在基膜表面；第二涂层，所述第二涂层设置在所述第一涂层的表面，所述第二涂层包括多孔纳米陶瓷。
[0007]在上述技术方案中，本申请实施例通过采用漏涂的方式将第一涂层涂覆在基膜表
面，即在基膜上形成均匀分散的、且形状规则的漏涂孔结构的非全覆盖碳纳米管涂层，一方面可以保证碳纳米管复合隔膜的透气性，另一方面可以减少第一涂层浆料的用量。此外，本申请通过在第一涂层上涂覆具有多孔纳米陶瓷的第二涂层，能够配合第一涂层进行散热，抑制多孔基膜局部发生热收缩，降低电池发生短路的风险，同时能够提高涂层的孔隙率，提高涂层的储液能力。
[0008]进一步地，根据本申请实施例，其中，多孔薄膜为PE膜、PP膜、PI膜、PET膜、PP/PE/PP膜、无纺布隔膜中的一种或多种。
[0009]进一步地，根据本申请实施例，其中，多孔薄膜的厚度为5
‑
20
µ
m。
[0010]进一步地，根据本申请实施例，其中，多孔薄膜的孔隙率为40
‑
80%。
[0011]进一步地，根据本申请实施例，其中，第一层还包括分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂。
[0012]进一步地，根据本申请实施例，其中，多壁碳纳米管、分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂的质量比为（1
‑
20）:（0.1
‑
6）:（0.5
‑
15）:（0.5
‑
20）:（0.1
‑
6）。
[0013]进一步地，根据本申请实施例，其中，第二涂层还包括分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂、溶剂。
[0014]进一步地，根据本申请实施例，其中，多孔纳米陶瓷、分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂的质量比为（5
‑
70）:（0.1
‑
4）:（0.5
‑
15）:（0.5
‑
20）:（0.1
‑
6）。
[0015]进一步地，根据本申请实施例，其中，多孔纳米陶瓷为中空球状结构，由Al2O3纳米片堆积而成。
[0016]进一步地，根据本申请实施例，其中，第一涂层上设置有漏涂孔，漏涂孔的宽度为2
‑
20mm。
[0017]进一步地，根据本申请实施例，其中，第一涂层的厚度为0.2
‑5µ
m。
[0018]进一步地，根据本申请实施例，其中，第二涂层的厚度为0.2
‑7µ
m。
[0019]为了实现上述目的，本申请实施例还公开了一种碳纳米管复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：制备第一涂层浆料：将分散剂加入到溶剂中，加入多壁碳纳米管搅拌均匀，随后加入增稠剂、粘结剂、润湿剂搅拌均匀，得到所述第一涂层浆料；制备第二涂层浆料：将分散剂加入到溶剂中，加入多孔纳米陶瓷搅拌均匀，随后加入增稠剂、粘结剂、润湿剂搅拌均匀，得到所述第二涂层浆料；制备所述碳纳米管复合隔膜：将所述第一涂层浆料采用漏涂方式涂覆在所述基膜的至少一侧表面，然后所述第一涂层上涂覆所述第二涂层浆料，得到所述碳纳米管复合隔膜。
[0020]为了实现上述目的，本申请实施例还公开了一种碳纳米管复合隔膜在锂电池上的应用。
[0021]与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：本申请通过采用漏涂的方式将第一涂层涂覆在基膜表面，即在基膜上形成均匀分散的、且形状规则的漏涂孔结构的非全覆盖碳纳米管涂层，一方面可以保证碳纳米管复合隔膜的透气性，另一方面可以减少第一涂层浆料的用量。此外，本申请通过在第一涂层上涂覆具有多孔纳米陶瓷的第二涂层，能够配合第一涂层进行散热，抑制多孔基膜局部发生热收缩，降低电池发生短路的风险，同时能够提
高涂层的孔隙率，提高涂层的储液能力。
附图说明
[0022]图1是本申请中一种碳纳米管复合隔膜的结构示意图。
[0023]图2是图1中第一涂层的平面示意图。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下对本专利技术实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本专利技术实施例，并不用于限定本专利技术实施例，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。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管复合隔膜，其特征在于，包括：基膜，所述基膜为多孔薄膜；第一涂层，所述第一涂层设置在所述基膜的至少一侧表面上，所述第一涂层包括多壁碳纳米管，所述第一涂层采用漏涂的方式涂覆在基膜表面；第二涂层，所述第二涂层设置在所述第一涂层的表面，所述第二涂层包括多孔纳米陶瓷。2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管复合隔膜，其特征在于，所述多孔薄膜为PE膜、PP膜、PI膜、PET膜、PP/PE/PP膜、无纺布隔膜中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种碳纳米管复合隔膜，其特征在于，所述多孔薄膜的厚度为5
‑
20
µ
m。4.根据权利要求1所述的一种碳纳米管复合隔膜，其特征在于，所述多孔薄膜的孔隙率为40
‑
80%。5.根据权利要求1所述的一种碳纳米管复合隔膜，其特征在于，所述第一涂层还包括分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂。6.根据权利要求5所述的一种碳纳米管复合隔膜，其特征在于，所述多壁碳纳米管、分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂的质量比为（1
‑
20）:（0.1
‑
6）:（0.5
‑
15）:（0.5
‑
20）:（0.1
‑
6）。7.根据权利要求1所述的一种碳纳米管复合隔膜，其特征在于，所述第二涂层还包括分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂、溶剂。8.根据权利要求7所述的一种碳纳米管复合隔膜，其特征在于，所述多孔纳米陶瓷、分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂的质量比为（5
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李姗姗，王晓明，周素霞，黄云，张振坤，张云金，邹奇，曹林娜，王婷，
申请(专利权)人：宁德卓高新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：