一种动力锂电池用陶瓷改性聚烯烃多孔膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种动力锂电池用陶瓷改性聚烯烃多孔膜的制备方法，包括以下步骤：1、将硫酸钡粉体和(C2H2F2)n分别加入C5H9NO中，形成硫酸钡的浓度为5.6‑6.3%、(C2H2F2)n的浓度为2.4‑2.7%的混合液，混合液中加入分散剂，使用磁力搅拌器对混合液进行搅拌；2、磁力搅拌2小时后形成初浆，将初浆进行球磨2小时，得到涂覆浆料；3、将聚丙烯基体在乙醇中浸泡并进行超声处理、烘干；4、将涂覆浆料采用浸渍涂覆法均匀涂覆在聚丙烯基体的两面；5、室温下晾干，最后在60℃条件下真空干燥24小时，得到陶瓷改性聚烯烃多孔膜。采用本发明专利技术制备方法制备的陶瓷改性聚烯烃多孔膜，具有电解质保有率高、热尺寸稳定性好、孔隙率高、电导率高。能够有效提高动力铝电池的电池性能和安全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种动力锂电池用陶瓷改性聚烯烃多孔膜的制备方法
本专利技术涉及动力锂电池
，具体涉及一种动力锂电池用陶瓷改性聚烯烃多孔膜的制备方法。
技术介绍
随着新能源汽车飞速的发展，锂离子电池被广泛应用于汽车行业，随之而来的安全问题也屡见不鲜。引发动力锂离子电池安全事故的根本原因是电池发生热失控，热失控是指电池材料之间热反应而引起的电池发生自燃、爆炸等毁灭性事故。隔膜是与动力锂电池安全性能密切相关的部件，直接关系到动力锂离子电池的安全性能。目前以聚烯烃为基体制备的陶瓷复合隔膜是动力锂电池中应用最为广泛的隔膜材料，由于陶瓷涂层具有优异的热稳定性，复合隔膜的热尺寸稳定性明显改善。同时，陶瓷涂层表面含有羟基，比表面积巨大，可明显改善电解质对隔膜的浸润性能，陶瓷涂层中的孔隙结构可额外保有一部分电解质，复合隔膜的吸液率明显提升。现有的陶瓷隔膜多采用高纯度的纳米Al2O3、SiO2等，原料价格高。拉升了动力锂电池的成本。因此，研究一种成本低、能够保证陶瓷隔膜性能的动力锂电池用陶瓷改性聚烯烃多孔膜，具有十分重要的研究意义。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种动力锂电池用陶瓷改性聚烯烃多孔膜的制备方法，包括以下步骤：1、将硫酸钡粉体和(C2H2F2)n分别加入C5H9NO中，形成硫酸钡的浓度为5.6-6.3%、(C2H2F2)n的浓度为2.4-2.7%的混合液，混合液中加入分散剂，使用磁力搅拌器对混合液进行搅拌；2、磁力搅拌2小时后形成初浆，将初浆进行球磨2小时，得到涂覆浆料；3、将聚丙烯基体在乙醇中浸泡并进行超声处理、烘干；4、将涂覆浆料采用浸渍涂覆法均匀涂覆在聚丙烯基体的两面；5、室温下晾干，最后在60℃条件下真空干燥24小时，得到陶瓷改性聚烯烃多孔膜。分散剂的重量为硫酸钡粉体重量的2%。聚丙烯基体每一面上的涂覆浆料的厚度为25-35μm。分散剂为表面活性剂复配物。球磨后的硫酸钡颗粒的粒度在500-700nm之间。本专利技术的有益效果是：采用本专利技术制备方法制备的陶瓷改性聚烯烃多孔膜，具有电解质保有率高、热尺寸稳定性好、孔隙率高、电导率高。能够有效提高动力铝电池的电池性能和安全性能。具体实施方式一种动力锂电池用陶瓷改性聚烯烃多孔膜的制备方法，包括以下步骤：1、将硫酸钡粉体和(C2H2F2)n分别加入C5H9NO中，形成硫酸钡的浓度为5.6-6.3%、(C2H2F2)n的浓度为2.4-2.7%的混合液，混合液中加入分散剂，使用磁力搅拌器对混合液进行搅拌；2、磁力搅拌2小时后形成初浆，将初浆进行球磨2小时，得到涂覆浆料；3、将聚丙烯基体在乙醇中浸泡并进行超声处理、烘干；4、将涂覆浆料采用浸渍涂覆法均匀涂覆在聚丙烯基体的两面；5、室温下晾干，最后在60℃条件下真空干燥24小时，得到陶瓷改性聚烯烃多孔膜。分散剂的重量为硫酸钡粉体重量的2%。聚丙烯基体每一面上的涂覆浆料的厚度为32μm。球磨后的硫酸钡颗粒的粒度在500-700nm之间。将上述制得的陶瓷改性聚烯烃多孔膜进行检测分析：（1）热性能测试：将本专利技术的陶瓷改性聚烯烃多孔膜与未涂覆涂覆浆料的基体隔膜进行热性能测试对比。本专利技术的陶瓷改性聚烯烃多孔膜在120℃、140℃、160℃热处理后收缩率分别为：0%、6.5%、15.0%。而基体隔膜在120℃、140℃、160℃热处理后收缩率分别为：11.6%、20.0%、37.8%。基体隔膜的热收缩主要出现在拉伸方向而非拉伸方向上隔膜在热处理后的尺寸变化不大。BaSO4陶瓷粉体是一种热稳定性能极佳的无机粉体，通过浸渍涂覆后其在隔膜的表面形成连续均匀的分布，PVDF将陶瓷粉体与基体材料粘结在一起，在基体隔膜发生热收缩时，起很好的抑制收缩作用。热性能测试表明经过陶瓷涂覆改性后的隔膜比基体隔膜有更好的热尺寸稳定性，有利于动力锂电池安全性能的提升。（2）亲电解质性能测试：由于水的极性与电解质极性相似，因此采用亲水接触角来表征。经过陶瓷涂覆改性后隔膜的接触角为59.5±5.5o，而基体隔膜的亲水接触角为114.5±2.2o，改性后隔膜的亲水接触角显著降低。陶瓷粉体的引入使基体隔膜表面富含羟基基团，其由疏水性表面转变为亲水性表面。电解质保有率是隔膜亲电解质性能的另一个表征方法，电解质保有率测试结果显示：基体隔膜的电解质保有率为144.3%±3.0%，本陶瓷改性聚烯烃多孔膜的电解质保有率为211%±3.0%。改性后隔膜的电解质保有率显著增加，其原因归咎于陶瓷粉体的引入首先提高了隔膜表面的亲电解质性能，其次陶瓷涂层中纳米粉体之间会形成大量的孔隙结构，也能够保有一定量的电解质。从隔膜孔隙率测试数据能够很好的说明这种孔隙结构的存在，改性后隔膜的孔隙率为45%，比基体隔膜提高了4%。（3）电化学性能测试：通过交流阻抗方法对改性前后隔膜的锂离子电导率进行测试，实验结果表明，本陶瓷改性聚烯烃多孔膜的阻抗值为3.2Ω，而基体隔膜的阻抗值为18.8Ω，进一步计算得到本陶瓷改性聚烯烃多孔膜在电解质充分吸附状态下电导率为0.52×10-3S/cm，而基体隔膜的电导率为0.07×10-3S/cm。陶瓷涂覆后隔膜孔隙率提高、对电解质亲和性能提高，使其电解质保有率提升，降低了锂离子在隔膜中传导所受到的阻力。隔膜原有的孔结构虽然被陶瓷涂层覆盖，涂层中粉体之间的细小孔隙结构能够保有大量电解质为锂离子在陶瓷涂层中的传导提供大量通道。改性隔膜电导率的显著提升，有利于获得更好的电池性能。以上详细描述了本专利技术的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本专利技术的构思做出诸多修改和变化，因此，凡本
中技术人员依本专利技术的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动力锂电池用陶瓷改性聚烯烃多孔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1、将硫酸钡粉体和(C2H2F2)n分别加入C5H9NO中，形成硫酸钡的浓度为5.6‑6.3%、(C2H2F2)n的浓度为2.4‑2.7%的混合液，混合液中加入分散剂，使用磁力搅拌器对混合液进行搅拌；2、磁力搅拌2小时后形成初浆，将初浆进行球磨 2小时，得到涂覆浆料；3、将聚丙烯基体在乙醇中浸泡并进行超声处理、烘干；4、将涂覆浆料采用浸渍涂覆法均匀涂覆在聚丙烯基体的两面；5、室温下晾干，最后在60℃条件下真空干燥 24 小时，得到陶瓷改性聚烯烃多孔膜。

【技术特征摘要】
1.一种动力锂电池用陶瓷改性聚烯烃多孔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1、将硫酸钡粉体和(C2H2F2)n分别加入C5H9NO中，形成硫酸钡的浓度为5.6-6.3%、(C2H2F2)n的浓度为2.4-2.7%的混合液，混合液中加入分散剂，使用磁力搅拌器对混合液进行搅拌；2、磁力搅拌2小时后形成初浆，将初浆进行球磨2小时，得到涂覆浆料；3、将聚丙烯基体在乙醇中浸泡并进行超声处理、烘干；4、将涂覆浆料采用浸渍涂覆法均匀涂覆在聚丙烯基体的两面；5、室温下晾干，最后在60℃条件下真空干燥24小时，得到陶...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凯，
申请(专利权)人：杨凯，
类型：发明
国别省市：上海,31