【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池领域，具体涉及一种隔膜、锂离子电池及其制备方法。
技术介绍
1、在追求电池续航能力的突破中，实现短时间内快速充电无疑是一条有效途径。当电池具备超高速充电能力时，不仅能有效缓解电池寿命的压力，更有助于其技术的长远发展。随着能源需求在各行业的持续增长，锂离子电池(li bs)作为储能设备的核心能量存储单元，在电化学性能及快速充放电能力方面的提升显得尤为迫切。此外，易燃的电解液所引发的电池热失控问题，已成为一个严重的安全隐患，亟待解决。
2、隔膜作为电池中的关键组件，不仅起着隔绝正负极材料的作用，还承载着离子输运的重要功能，对电池的快充性能以及热稳定性具有至关重要的影响。近年来，为解决电池隔膜存在的诸多问题，研究者们倾注了大量心血。他们致力于开发功能性隔膜，以促进锂离子的均匀传输，从而显著提升锂离子电池的电化学性能。同时，也有研究者探索在pp隔膜两侧涂布不同功能层的方法，以期改善电池的快充性能或增强其热稳定性。
3、金属有机框架(mofs)材料，作为一种前沿的多孔配位聚合物，展现出卓越的大比表面积和丰富的路易斯酸碱中心特性。这些特性使得mofs能够与锂盐的阴离子产生强大的相互作用，显著增强对锂离子的去溶剂化效果，进而有效提升锂盐的解离程度。这一作用不仅加速了锂离子的迁移速度，从而大幅提高了锂离子导电性，而且其丰富且均匀的孔道结构确保了锂离子在传输过程中的均匀分布。此外，mof材料还具备出色的热导率特性。这一特性使得电池在工作过程中能够实现温度分布的均匀化，有效提升了电池的热稳定性。这一重要优势
4、传统的mofs合成通常依赖于有机溶剂体系，然而，这类材料在遇水时结构稳定性较差。相比之下，文中所述的水系mofs材料巧妙地避免了有机溶剂的使用，不仅简化了制备过程，更体现了绿色环保的理念，同时实现了成本的显著降低。特别值得一提的是，介孔结构的mof兼具高锂离子传导性和优异的吸液保液率，使其成为满足电池快速充放电和高循环寿命需求的理想隔膜材料。孔径较小的mof虽然能通过封装阴离子实现锂离子的选择性传输，但其比表面积和电解液吸收能力有限；而孔径较大、比表面积较高的mof虽然能提升隔膜的浸润性，却缺乏阴离子筛选能力，无法实现有效的脱溶剂化作用，反而导致锂离子迁移率下降。介孔水系mof则巧妙平衡了这两方面的需求，提供了较高的离子迁移数，从而展现出卓越的快充性能。尽管mof涂层隔膜在电池技术中展现出了诸多潜在优势，但目前市面上的产品尚无法同时实现快充与阻燃的双重效果。这一瓶颈问题严重制约了当前电池技术的进一步发展。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种隔膜、锂离子电池及其制备方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种隔膜，包括多孔基膜以及涂覆在所述的多孔基膜至少一侧的mof涂层；所述的mof涂层包括含氮羧基的镉基金属有机框架cd-mof；cd-mof的结构式为{[cd(l)(h2o)]·4h2o}，其中l为1-(4-羧基苯基)-1h-吡唑-3-羧酸。
4、所述的cd-mof采用下述方法制备：将镉盐与配体加入到去离子水中，进行水热反应得到；
5、优选的，所述的镉盐与配体的摩尔比为(1～3)：1；
6、优选的，所述的配体为1-(4-羧基苯基)-1h-吡唑-3-羧酸；
7、优选的，水热反应的温度为90～120℃，反应时间为12～72h。
8、包括cd-mof分散液、粘结剂、分散剂、增稠剂和润湿剂；
9、所述的cd-mof分散液、粘结剂、分散剂、增稠剂和润湿剂的质量比为(80～100)：(2～11)：(0.1～3.5)：(0.1～3.5)：(0.1～2)；
10、所述的cd-mof分散液包括cd-mof以及水，二者的质量比为(10～30)：(70～90)。
11、所述的cd-mof粒径为10～500μm，孔隙率为30～50％。
12、所述的多孔基膜为聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚丙烯腈膜、聚酰亚胺膜、芳纶隔膜、无纺布隔膜中的至少一种。
13、所述的粘结剂为聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸甲酯、丁苯橡胶、聚氨酯、环氧树脂、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、丙烯酸聚合物或丙烯腈聚合物中的至少一种；
14、优选的，所述分散剂为聚丙烯酸盐、聚乙二醇醚、聚氧化乙烯、多支链醇或磷酸盐类化合物中的至少一种；
15、优选的，所述增稠剂为丙烯酸盐、丙烯酸酯、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素或聚氨酯类中的至少一种；
16、所述润湿剂为氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、含氟聚氧乙烯醚等非离子型润湿剂；羧酸盐、多元羧酸聚合物等阴离子型润湿剂或铵盐、季铵盐等阳离子型润湿剂中的至少一种。
17、隔膜的厚度为6～19μm；其中，所述的多孔基膜的厚度为5～16μm，涂层的厚度为0.5～3μm。
18、本专利技术还包括一种所述的隔膜的制备方法，包括下述步骤：1)制备mof涂层；2)将mof涂层涂覆于多孔基膜的至少一侧，干燥后得到隔膜；
19、优选的，步骤1)的具体步骤为：将cd-mof与去离子水分散均匀得到分散液，再向其中加入粘结剂、分散剂、增稠剂和润湿剂，混合球磨或砂磨2～10h，过滤后制得mof涂层；优选的，步骤2)中干燥的温度为50～70℃。
20、本专利技术还包括一种锂离子电池，包括正极、负极以及权利要求1-7人任一项所述的隔膜；优选的，所述正极的活性材料为磷酸铁锂、钴酸锂、三元、磷酸锰铁锂、或者富锂锰基；优选的，所好的负极的活性材料为人造石墨、硅碳、硅氧。
21、本专利技术还包括一种锂离子电池的制备方法，包括下述步骤：将所述的隔膜，正极和负极经装配组装、注液化成后制备得到锂离子电池。
22、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
23、本专利技术提出了一种隔膜，将含有氮基和羧基的介孔mof材料均匀涂覆于多孔基膜的一侧或两侧得到，其兼具快充与阻燃特性。
24、该隔膜的核心优势在于其独特的结构与组成。羧基作为极性基团的存在，显著增强了涂层对电解液的浸润性，使得隔膜具备优异的吸液保液能力，进而有利于锂离子的高效传输。
25、此外，mof材料中的羧酸基团凭借其独特的结构，展现出了强大的h自由基吸附能力，而mof中的n元素则能够有效清除自由基，从而阻断链式反应的进一步发生，这种双重阻燃效果显著提高了隔膜阻燃效率。
26、在电池发生热失控并引发火灾的紧急情况下，这种具备h自由基捕获与清除功能的mof材料能够迅速发挥作用，有效阻止电池的持续燃烧，发挥其卓越的阻燃效果。这一特性不仅大幅提升了电池的安全性，还为电池的安全应用提供了有力保障。
27、同时，mof中的金属活性位点能够吸附阴离子，进而增强自由锂离子的迁移数，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种隔膜，其特征在于，包括多孔基膜以及涂覆在所述的多孔基膜至少一侧的MOF涂层；所述的MOF涂层包括含氮羧基的镉基金属有机框架Cd-MOF；Cd-MOF的结构式为{[Cd(L)(H2O)]·4H2O}，其中L为1-(4-羧基苯基)-1H-吡唑-3-羧酸。
2.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述的Cd-MOF采用下述方法制备：将镉盐与配体加入到去离子水中，进行水热反应得到；
3.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，包括Cd-MOF分散液、粘结剂、分散剂、增稠剂和润湿剂；
4.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述的Cd-MOF粒径为10～500μm，孔隙率为30～50％。
5.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述的多孔基膜为聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚丙烯腈膜、聚酰亚胺膜、芳纶隔膜、无纺布隔膜中的至少一种。
6.根据权利要求3所述的隔膜，其特征在于，所述的粘结剂为聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸甲酯、丁苯橡胶、聚氨酯、环氧树脂、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、丙烯酸聚合物或丙烯腈聚合物中的至少一种；
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