一种高粘结的锂离子电池隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及电池隔膜技术领域，具体是一种高粘结的锂离子电池隔膜及其制备方法，褶皱MoS2@KHCO3纳米片的引入，大幅提升了隔膜的机械强度、耐高温、导热性能、阻燃性，使得PVDF粉体比较牢固地粘附在MoS2@KHCO3纳米片表面，改善了PVDF涂层脱粉问题；采用改性聚乙烯亚胺来作为粘结剂，先用β

【技术实现步骤摘要】
一种高粘结的锂离子电池隔膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电池隔膜
，具体是一种高粘结的锂离子电池隔膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着汽车市场新能源汽车的需求量不断增加，随之带动电动汽车核心部件之一的锂离子电池的市场需求增大。锂离子电池主要由隔膜、电解液、正极材料、负极材料组成。电池的充放电过程由锂离子通过电解液在正负极之间来回移动完成，隔膜阻止正负极接触但允许锂离子通过，因此隔膜性能的优劣直接影响电池的各项性能以及电池使用的安全性。
[0003]目前，锂离子电池常用的隔膜是PP、PE等聚烯烃隔膜，虽然具有力学性能、电化学性能良好及价格适中等优点，但是也存在一些缺点：
①
对极片粘接性能差、亲电解液性能不足，限制了电池能量密度的提高；
②
机械强度较低、抗穿刺能力较差，易形成热失控；
③
熔点较低，在热失控时隔膜容易发生破膜，从而导致电池燃烧、爆炸。目前大多是在聚烯烃隔膜上涂覆水系PVDF胶层改善现有聚烯烃隔膜对极片的粘接性和电解液浸润性差的问题，但是PVDF具有较高的结晶度和界面电阻，使其具有较差的包埋液体电解液的亲和力。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高粘结的锂离子电池隔膜及其制备方法，以解决现有技术中的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种高粘结的锂离子电池隔膜，包括基膜和涂覆层，以质量百分数计，所述涂覆层中原料组成为：8.5％
‑
18.5％褶皱MoS2@KHCO3纳米片、0
‑
1.6％分散剂、20％
‑
25％PVDF粉体、7％
‑
10％增稠剂、2％
‑
4％粘接剂、0.2％
‑
0.5％润湿剂、0.05％
‑
0.2％消泡剂，余量为超纯水。
[0007]进一步的，分散剂为脂肪族酰胺类分散剂，增稠剂为羟甲基纤维素钠，润湿剂为烷基硫酸盐类润湿剂，消泡剂为聚醚型消泡剂。
[0008]进一步的，褶皱MoS2@KHCO3纳米片的制备包括以下步骤：
[0009]将褶皱MoS2纳米片、超纯水混合搅拌3
‑
4h，超声分散5
‑
6h，加入碳酸钾搅拌溶解，然后通入二氧化碳和氮气混合气体150
‑
170min，过滤、洗涤，置于70
‑
80℃的真空干燥22
‑
24h，得到褶皱MoS2@KHCO3纳米片。
[0010]进一步的，混合气体中二氧化碳与氮气的体积比为67.5：32.5，真空干燥的真空度为0.08Mpa。
[0011]进一步的，褶皱MoS2纳米片的制备包括以下步骤：
[0012]将二水合钼酸钠、超纯水混合，超声处理8
‑
10min，加入L
‑
半胱氨酸超声处理8
‑
10min，得到钼酸钠混合溶液，转移到带有PTFE衬里的不锈钢高压釜中，215
‑
220℃下保温
22
‑
24h；自然冷却、离心，并用去离子水和无水乙醇交替洗涤3
‑
5次，干燥后将获得的粉末与质量分数为80％的水合肼以质量体积比1g：20mL混合，转移到带有PTFE衬里的不锈钢高压釜中，在90
‑
95℃下保持4
‑
5h，自然冷却、过滤，并用去离子水和无水乙醇交替洗涤3
‑
5次，退火处理，得到褶皱MoS2纳米片。
[0013]进一步的，钼酸钠混合溶液的组成为：以超纯水为溶剂，其中二水合钼酸钠0.06mol/L，L
‑
半胱氨酸为0.46mol/L；退火处理的工作条件为：退火温度为800℃，退火时间为2h。
[0014]进一步的，粘结剂为改性聚乙烯亚胺，制备包括以下步骤：
[0015]将支化聚乙烯亚胺、NaOH溶液混合搅拌，加入环氧氯丙烷，在3
‑
4℃保温15
‑
20min；加入β
‑
环糊精、超纯水，在55
‑
60℃水浴条件下保温2h，加入对苯二甲醛、甲醇搅拌40
‑
60min，加入对甲酰基苯甲酸，搅拌20
‑
30min，在50
‑
60℃下真空干燥11
‑
12h，得到改性聚乙烯亚胺。
[0016]进一步的，支化聚乙烯亚胺、环氧氯丙烷、β
‑
环糊精、对苯二甲醛、对甲酰基苯甲酸的体积质量比为1mL：100μL：0.567g：0.02g：0.025g。
[0017]进一步的，一种高粘结的锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0018]S1：制备褶皱MoS2纳米片；
[0019]S2：用褶皱MoS2纳米片制备褶皱MoS2@KHCO3纳米片；
[0020]S3：将分散剂、PVDF粉体、褶皱MoS2@KHCO3纳米片、超纯水混合10
‑
30min，转速为200
‑
250rpm；加入增稠剂继续搅拌40
‑
50min，转速为400
‑
500rpm；加入粘接剂搅拌40
‑
60min，转速为500
‑
600rpm；加入润湿剂、消泡剂搅拌30
‑
50min，转速为550
‑
600rpm；过滤除铁，得到涂覆浆料；
[0021]S4：采用微凹版辊涂布工艺，将所制得的涂覆浆料分步辊涂于聚烯烃隔膜两侧，65
‑
75℃下烘烤，收卷，得到一种高粘结的锂离子电池隔膜。
[0022]进一步的，PVDF粉体为改性PVDF粉体，制备包括以下步骤：
[0023]1)用去离子水将离子交换树脂洗至中性，然后放入层析柱内；用去离子水将[EMIM]Br浓度稀释为0.05mol/L，放入层析柱内静置1
‑
2h，以50s/每滴的速度滴落，待交换完全后，用3
‑
巯基丙酸中和至pH为5.4，旋转蒸发，得到离子液体；
[0024]2)将1H
‑
吡咯
‑
2,5
‑
二羧酸、氢氧化钠、超纯水混合，超声搅拌，加入六水合氯化铝，搅拌20
‑
30min，升温至100℃搅拌11
‑
12h，过滤后依次用水和乙醇洗涤3
‑
5次，得到铝基有机框架；
[0025]3)将双三氟甲烷磺酰亚胺锂、离子液体混合搅拌，在90
‑
100℃下保温11
‑
12h，加入铝基有机框架研磨，然后在90
‑
100℃下真空干燥11
‑
12h，得到改性锂离子粉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高粘结的锂离子电池隔膜，其特征在于，包括基膜和涂覆层，以质量百分数计，所述涂覆层中原料组成为：8.5％
‑
18.5％褶皱MoS2@KHCO3纳米片、0
‑
1.6％分散剂、20％
‑
25％PVDF粉体、7％
‑
10％增稠剂、2％
‑
4％粘接剂、0.2％
‑
0.5％润湿剂、0.05％
‑
0.2％消泡剂，余量为超纯水。2.根据权利要求1所述的一种高粘结的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述褶皱MoS2@KHCO3纳米片的制备包括以下步骤：将褶皱MoS2纳米片、超纯水混合搅拌3
‑
4h，超声分散5
‑
6h，加入碳酸钾搅拌溶解，然后通入二氧化碳和氮气混合气体150
‑
170min，过滤、洗涤，置于70
‑
80℃的真空干燥22
‑
24h，得到褶皱MoS2@KHCO3纳米片。3.根据权利要求2所述的一种高粘结的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述混合气体中二氧化碳与氮气的体积比为67.5：32.5，真空干燥的真空度为0.08Mpa。4.根据权利要求2所述的一种高粘结的锂离子电池隔膜，其特征在于，褶皱MoS2纳米片的制备包括以下步骤：将二水合钼酸钠、超纯水混合，超声处理8
‑
10min，加入L
‑
半胱氨酸超声处理8
‑
10min，得到钼酸钠混合溶液，转移到带有PTFE衬里的不锈钢高压釜中，215
‑
220℃下保温22
‑
24h；自然冷却、离心，并用去离子水和无水乙醇交替洗涤3
‑
5次，干燥后将获得的粉末与水合肼以质量体积比1g：20mL混合，转移到带有PTFE衬里的不锈钢高压釜中，在90
‑
95℃下保持4
‑
5h，自然冷却、过滤，并用去离子水和无水乙醇交替洗涤3
‑
5次，退火处理，得到褶皱MoS2纳米片。5.根据权利要求4所述的一种高粘结的锂离子电池隔膜，其特征在于，钼酸钠混合溶液的组成为：以超纯水为溶剂，其中二水合钼酸钠0.06mol/L，L
‑
半胱氨酸为0.46mol/L；退火处理的工作条件为：退火温度为800℃，退火时间为2h。6.根据权利要求1所述的一种高粘结的锂离子电池隔膜，其特征在于，粘结剂为改性聚乙烯亚胺，制备包括以下步骤：将支化聚乙烯亚胺、NaOH溶液混合搅拌，加入环氧氯丙烷，在3
‑
4℃保温15
‑
20min；加入β
‑
环糊精、超纯水，在55
‑
60℃水浴条件下保温2h，加入对苯二甲醛、甲醇搅拌40
‑
60min，加入对甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：李帆，张立斌，赵海玉，陈朝晖，
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：