酮醇碱性缩合涂覆高聚物隔膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及酮醇碱性缩合涂覆高聚物隔膜的制备方法，其特征在于制备步骤如下：将聚乙烯吡咯烷酮和羟丙基甲基纤维素加入250ml去离子水中，加入浓度1mol/L的碱液，直到溶液酸度在pH 8～13范围内。继续搅拌24h,用浓度1mol/L的酸或酸式盐调节溶液的酸度。加入无机粉体，搅拌成均匀的胶状液体。将胶状液体涂覆在高聚物膜的表面上，真空干燥，制得改性高聚物膜。本发明专利技术通过羟丙基甲基纤维素和聚乙烯吡咯烷酮之间的醇和酮反应产物、聚乙烯吡咯烷酮及无机粉体的复合物间相互作用，改善隔膜的吸液保液能力、耐高温性能，增加了隔膜与涂覆层及隔膜与正极粘结性能，减少隔膜在电池体系的阻抗，改善电池的电化学性能及安全性能。

【技术实现步骤摘要】
酮醇碱性缩合涂覆高聚物隔膜的制备方法
本专利技术涉及酮醇碱性缩合涂覆高聚物隔膜的制备方法，具体涉及一种可用于锂电池、锂离子电池、聚合物电池和超级电容器的涂覆高聚物隔膜的制备方法，属于电池隔膜制备的
技术背景锂离子电池由正极、负极、电解液、隔膜、电池壳等部件组成。作为锂离子电池的重要组成部件之一，隔膜性能备受关注。隔膜的主要功能是分隔正极和负极，避免其电子短路。隔膜同时为锂离子在正极和负极间移动提供通道。在电池体系中，要求隔膜不能与电池体系的电解液等反应。隔膜性能的优劣直接影响锂离子电池的放电容量、循环寿命和安全性。锂离子电池的隔膜应该具备以下特性：（1）厚度均匀适中，能兼顾隔膜的机械性能和电池内阻；（2）良好的透过性和微孔均匀性；（3）较强的吸液保液能力；（4）良好的化学稳定性和电化学稳定性；（5）安全性高、热自闭孔性能好。为了改善电池的安全性，在三元动力电池体系中已广泛采用涂覆隔膜。不过，制备涂覆隔膜时，通常在涂覆隔膜基础的基膜表面涂覆油性粘结剂。这种方法可以改善隔膜的性能。不过，目前市场上陶瓷隔膜常出现涂覆层厚度不均匀，陶瓷颗粒分布不均匀及掉粉等问题，引起陶瓷隔膜在长期循环中性能下降等问题。在利用油相体系制备涂覆隔膜的过程中，有机溶剂蒸发容易引起火灾，能耗较高。关于本专利技术中的HPMC和PVP，前人研究的情况是：傅婧等在不同浓度KOH溶液中通过共混反应制备出聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮（PVA/PVP）碱性聚合物电解质膜。研究表明，在碱性聚合物电解质膜中，PVP可明显改善电解质膜的离子传导率和热稳定性。不过，这种复合膜的机械性能较差（傅婧等，聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮碱性复合膜的制备及其性能[J].物理化学学报,2010,26(10):2653-2658.）。本专利技术将HPMC、PVP和无机粉体共混。将共混产物涂覆在高聚物膜上，制备涂覆高聚物隔膜。在这种涂覆高聚物隔膜中，PVP为非离子型高分子化合物，PVP中的羰基能与接枝无机粉体表面的基团成键，改善结合力。同时，表面活性剂PVP可改善无机粉体的表面能，改善涂覆浆料与非极性高聚物膜及电解液体系中极性添加剂的相容性。本专利技术的制备工艺绿色，操作简单。在制备的涂覆高聚物膜中，涂覆层与高聚物间粘结力强，对电解液中极性添加剂的浸润性和吸液能力强，且在生产制备过程中绿色环保，适合于工业生产使用。
技术实现思路
本专利技术所采用的技术方案由以下步骤组成：按照聚乙烯吡咯烷酮粉末的用量是羟丙基甲基纤维素粉末的用量的10倍重量份比例，将0.5～50g聚乙烯吡咯烷酮粉末和0.05～10g羟丙基甲基纤维素粉末加入250ml去离子水中，搅拌均匀。边搅拌边加入浓度1mol/L的碱液，直到溶液酸度在pH8～13范围内。继续搅拌24h,用浓度1mol/L的酸或酸式盐调节溶液的酸度在pH6～7范围内。加入无机粉体，搅拌成均匀的胶状液体,将胶状液体涂覆在高聚物膜的表面上，于50～90℃温度区间真空干燥10min～48h，制得改性高聚物膜。所述的无机粉体是AlPO4、Al2O3、Al(OH)3、B2O3、CaF2、MgO、SiO2、CaO或CaCO3。所述的碱液是浓度1mol/L的氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、碳酸钠或碳酸氢钠。所述的酸或酸式盐是浓度1mol/L的磷酸、氢氟酸、磷酸二氢锂、磷酸二氢钠或硫酸氢锂。所述的羟丙基甲基纤维素的分子量在5000～50万范围内。所述的聚乙烯吡咯烷酮的分子量在5000～50万范围内。所述的高聚物膜是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或聚偏氟乙烯隔膜。本专利技术通过羟丙基甲基纤维素和聚乙烯吡咯烷酮之间的醇和酮反应产物、聚乙烯吡咯烷酮及无机粉体的复合物间的相互作用，改善隔膜的吸液保液能力、耐高温性能，同时也增加了隔膜与涂覆层及隔膜与正极的粘结性能，从而减少了隔膜在电池体系的阻抗，从而改善电池的电化学性能及安全性能。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行进一步的说明。实施例仅是对本专利技术的进一步补充和说明，而不是对专利技术的限制。实施例1将5g聚乙烯吡咯烷酮粉末和0.5g羟丙基甲基纤维素粉末加入250ml去离子水中，搅拌均匀。边搅拌边加浓度1mol/L氢氧化锂，直到溶液酸度为pH9。继续搅拌24h,用浓度1mol/L磷酸二氢锂调节溶液的酸度为pH6.8，加入Al2O3，搅拌成均匀的胶状液体。将胶状液体涂覆在聚丙烯膜表面上，于89℃真空干燥5h，制得改性聚丙烯膜。所述的羟丙基甲基纤维素的分子量为1万，聚乙烯吡咯烷酮的分子量为10万。实施例2将10g聚乙烯吡咯烷酮粉末和1g羟丙基甲基纤维素粉末加入250ml去离子水中，搅拌均匀。边搅拌边加浓度1mol/L氢氧化钠，直到溶液酸度为pH8。继续搅拌24h,用浓度1mol/L的磷酸调节溶液的酸度为pH6.5。加入Al(OH)3无机粉体，搅拌成均匀的胶状液体,将胶状液体涂覆在聚乙烯膜的表面上，于90℃真空干燥10min，制得改性聚乙烯膜。所述的羟丙基甲基纤维素的分子量为5000，聚乙烯吡咯烷酮的分子量为5000。实施例3将0.5g聚乙烯吡咯烷酮粉末和0.05g羟丙基甲基纤维素粉末加入250ml去离子水中，搅拌均匀。边搅拌边加浓度1mol/L碳酸钠，直到溶液酸度为pH11，继续搅拌24h。用浓度1mol/L磷酸二氢钠调节溶液的酸度为pH6。加入CaF2无机粉体，搅拌成均匀的胶状液体,将胶状液体涂覆在聚氯乙烯膜的表面上，于70℃真空干燥48h，制得改性聚氯乙烯隔膜。所述的羟丙基甲基纤维素的分子量为50万，聚乙烯吡咯烷酮的分子量为5000。实施例4将50g聚乙烯吡咯烷酮粉末和5g羟丙基甲基纤维素粉末加入250ml去离子水中，搅拌均匀。边搅拌边加浓度1mol/L的氢氧化钾，直到溶液酸度为pH13。继续搅拌24h,用浓度1mol/L氢氟酸调节溶液的酸度为pH7。加入B2O3无机粉体，搅拌成均匀的胶状液体,将胶状液体涂覆在聚氯乙烯膜的表面上，于80℃真空干燥10min，制得改性聚氯乙烯膜。所述的羟丙基甲基纤维素的分子量为10万，聚乙烯吡咯烷酮的分子量为50万。实施例5将30g聚乙烯吡咯烷酮粉末和3g羟丙基甲基纤维素粉末加入250ml去离子水中，搅拌均匀。边搅拌边加浓度1mol/L氢氧化钠，直到溶液酸度为pH10，继续搅拌24h,用浓度1mol/L磷酸调节溶液的酸度为pH6.7。加入B2O3无机粉体，搅拌成均匀的胶状液体,将胶状液体涂覆在聚乙烯膜的表面上，于60℃真空干燥50min，制得改性聚乙烯膜。所述的羟丙基甲基纤维素的分子量为30，聚乙烯吡咯烷酮的分子量为5万。实施例6将1g聚乙烯吡咯烷酮粉末和0.1g羟丙基甲基纤维素粉末加入250ml去离子水中，搅拌均匀。边搅拌边加浓度1mol/L氢氧化锂，直到溶液酸度为pH10。继续搅拌24h,用浓度1mol/L的磷酸调节溶液的酸度为pH7，加入AlPO4无机粉体，搅拌成均匀的胶状液体。将胶状液体涂覆在聚丙烯膜的表面上，于50℃真空干燥20min，制得改性聚丙烯膜。所述的羟丙基甲基纤维素的分子量为5000，聚乙烯吡咯烷酮的分子量为8000。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.酮醇碱性缩合涂覆高聚物隔膜的制备方法，其特征在于制备步骤如下：按照聚乙烯吡咯烷酮粉末的用量是羟丙基甲基纤维素粉末的用量的10倍重量份比例，将0.5～50g聚乙烯吡咯烷酮粉末和0.05～10g羟丙基甲基纤维素粉末加入250ml去离子水中，搅拌均匀；边搅拌边加入浓度1mol/L 的碱液，直到溶液酸度在pH 8～13范围内；继续搅拌24h,用浓度1mol/L的酸或酸式盐调节溶液的酸度在pH 6～7范围内；加入无机粉体，搅拌成均匀的胶状液体；将胶状液体涂覆在高聚物膜的表面上，于50～90℃温度区间真空干燥10min ～48h，制得改性高聚物膜。

【技术特征摘要】
1.酮醇碱性缩合涂覆高聚物隔膜的制备方法，其特征在于制备步骤如下：按照聚乙烯吡咯烷酮粉末的用量是羟丙基甲基纤维素粉末的用量的10倍重量份比例，将0.5～50g聚乙烯吡咯烷酮粉末和0.05～10g羟丙基甲基纤维素粉末加入250ml去离子水中，搅拌均匀；边搅拌边加入浓度1mol/L的碱液，直到溶液酸度在pH8～13范围内；继续搅拌24h,用浓度1mol/L的酸或酸式盐调节溶液的酸度在pH6～7范围内；加入无机粉体，搅拌成均匀的胶状液体；将胶状液体涂覆在高聚物膜的表面上，于50～90℃温度区间真空干燥10min～48h，制得改性高聚物膜。2.根据权利要求1所述的酮醇碱性缩合涂覆高聚物隔膜的制备方法，其特征在于所述的碱液是浓度1mol/L的氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、碳酸钠或碳酸氢钠。3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：童庆松，张雪勤，刘灿培，张晓红，李颖，廖洁，生瑜，童君开，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：福建,35