【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池隔膜材料，属于高分子材料制备的；本专利技术同时涉及该隔膜材料在锂离子电池中对电池的电化学性能的研究，属于电化学检测。
技术介绍
1、高能量密度锂离子电池(libs)由于成本低、安全性高、无记忆效应、自放电少、充电/放电循环次数多等优点，在可充电电子器件、新能源汽车等领域有着广泛的应用。隔膜是锂电池的重要组成部分，能够隔离正负极以防止电池短路，同时保证锂离子的传输，其性能的好坏直接影响电池的容量、倍率、寿命、电化学性能以及安全性。目前，锂电池隔膜主要使用的是聚烯烃类隔膜，商用聚烯烃隔膜的低热稳定性和低li+迁移率是目前制约其实际应用的主要瓶颈。低的热稳定性会导致隔膜短路造成安全问题，而离子运输性能差会导致充放电循环的过程中出现浓度极化问题，造成锂枝晶生长。因此，提升隔膜的耐热性及li+迁移率是缓解浓差极化、提高循环寿命及推动高性能锂离子电池发展的有效方法。
2、在libs实际运行过程中隔膜不仅要具备热稳定性，在高温下维持尺寸稳定，还要有高的离子运输性，且均匀锂离子并抑制枝晶生长。聚间苯二甲酰间苯二胺(pmia)作为近年来发展起来的一种新型聚合物纳米纤维，既具有优异的热稳定性，又含有丰富的酰胺、羧基和羟基等极性基团，是替代商业聚烯烃隔膜的理想材料。但是，由于其固有的机械强度低，所以，还需要通过改性处理进一步的提升性能。金属有机框架(mof)材料具有较高的比表面积，其表面具有丰富的lewis酸位点，尤其是uio-66结构中强的zr-o键配位有助于其在热、化学和水条件下的稳定性，这是其优于其他mof材
技术实现思路
1、本专利技术针对目前聚烯烃隔膜热稳定性差造成的安全问题，以及如静电纺丝、浸渍等现有技术的复杂性问题，开发了一种由pmia和nh2-uio-66共混而成的复合多孔隔膜的制备方法，即非溶剂诱导相分离法。该复合多孔膜的制备方法中，首先通过简单的水热合成法制备出nh2-uio-66纳米颗粒，再将其与pmia的浆料共混，将间位芳纶pmia作为热稳定性材料的支撑骨架，nh2-uio-66作为填料，通过非溶剂相转化方法制备出海绵状均匀多孔的pmia/nh2-uio-66复合隔膜。本专利技术得到的隔膜兼具热稳定性和抑制锂枝晶生长的性能，将此复合多孔膜用作锂离子电池隔膜，提高了电池的热稳定性和电化学性能。
2、本专利技术通过以下技术方案予以实现：
3、一种nh2-uio-66改性间位芳纶锂离子电池隔膜的制备方法，该方法包括如下步骤：
4、(1)将氯化锆(zrcl4)和2-氨基对苯二甲酸(nh2bdc)加入到n,n-二甲基甲酰胺中，再将乙酸(ch3cooh)添加到该混合溶液中，超声处理15-30min后，转入不锈钢高压釜中，于110～130℃下反应20-24h；冷却至室温后，用乙醇洗涤后离心去除残留物，然后放入真空干燥箱，在140～160℃下干燥20-24h，得到氨基化的nh2-uio-66粉末；
5、其中，zrcl4和nh2bdc的质量比为1.0～1.2；
6、每50.00ml n,n-二甲基甲酰胺加入0.0600～0.0800的zrcl4、4～6ml的ch3cooh；
7、(2)将nh2-uio-66粉末分散在dmac中，超声处理15-20min后，然后加入到pmia中，再加入溴化锂(libr)和甘油(gl)，在常温下机械搅拌5-6h，离心去除气泡，得到铸膜液；
8、其中，nh2-uio-66粉末和间位芳纶pmia的质量比为0.01～0.2，甘油和溴化锂的质量比为0.8～1.2；每5.000g dmac加入1.0～3.0gnh2-uio-66粉末和0.1～0.3g溴化锂；
9、(3)将铸膜液倒于成型基板上，刮成80-120微米厚的液膜，放入第一级凝固浴液中，10～20s后取出放入第二级凝固浴液中，30～40s后将成型的pmia/nh2-uio-66共混膜放入去离子水中，浸泡20～30h，之后取出经清洗、干燥，得到nh2-uio-66改性间位芳纶锂离子电池隔膜；
10、其中，第一级凝固浴液为丙三醇和n,n-二甲基乙酰胺以3：6～8的体积比配制的混合溶液；第二级凝固浴液为n,n-二甲基乙酰和去离子水以3：6～8的体积比配制的混合溶液。
11、制备得到的复合隔膜命名为pmia/nh2-uio-66，为非对称海绵状多孔膜，且隔膜的厚度约为30±5μm，吸液率为600～650％，孔隙率为60％～80％。
12、步骤(3)中所述的清洗为用去离子水和乙醇依次冲洗；干燥为80℃下真空烘干12h。
13、所述的方法制备的nh2-uio-66改性间位芳纶锂离子电池隔膜的应用，用于作为锂离子电池的隔膜；
14、所述的锂离子电池的正极材料为licoo2、lifepo4、limn2o4中的一种或多种，负极材料为锂片、石墨、钛酸锂中的一种或多种；
15、电解液的溶质为lipf6，liclo4，liasf6锂盐中的一种或多种，溶剂为ec、pc、dmc、dec中的一种或多种。
16、本专利技术的有益效果在于：
17、(1)得益于pmia的固有特性，本专利技术方法制备的pmia/nh2-uio-66复合隔膜具有出色的热稳定性和阻燃性，从而提高了电池的安全性能(隔膜在200℃处理1h后无明显热收缩)。
18、(2)nh2-uio-66中氨基的存在增强了隔膜的润湿性能，pmia/nh2-uio-66复合隔膜的接触角为18°，商用pp隔膜为48°，较之大幅降低。同时降低了隔膜的界面阻抗(界面阻抗为99.2ω，比pmia隔膜降低了20％)，提高了本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种NH2-UIO-66改性间位芳纶锂离子电池隔膜的制备方法，其特征为该方法包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的NH2-UIO-66改性间位芳纶锂离子电池隔膜的制备方法，其特征为得到的隔膜为非对称海绵状多孔膜，且隔膜的厚度约为30±5μm，吸液率为600～650％，孔隙率为60％～80％。
3.如权利要求1所述的NH2-UIO-66改性间位芳纶锂离子电池隔膜的制备方法，其特征为步骤(3)中所述的清洗为用去离子水和乙醇重复依次冲洗；干燥为80℃下真空烘干12h。
4.如权利要求1所述的方法制备的NH2-UIO-66改性间位芳纶锂离子电池隔膜的应用，其特征为用于作为锂离子电池的隔膜；
【技术特征摘要】
1.一种nh2-uio-66改性间位芳纶锂离子电池隔膜的制备方法，其特征为该方法包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的nh2-uio-66改性间位芳纶锂离子电池隔膜的制备方法，其特征为得到的隔膜为非对称海绵状多孔膜，且隔膜的厚度约为30±5μm，吸液率为600～650％，孔隙率为60％～80％。
【专利技术属性】
技术研发人员：张永联，冯嘉泉，封刚，李银辉，孙英雪，闫佳艺，高依进，柏高佳，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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