一种多孔片状勃姆石及其制备锂电子电池涂布隔膜的用途制造技术

本发明专利技术属于无机纳米材料技术领域，具体涉及一种多孔片状勃姆石，并进一步公开其制备方法，以及其制备锂电子电池涂布隔膜的用途。本发明专利技术所述片状多孔勃姆石以铝盐为原料，通过添加适宜的造孔剂及辅助润湿剂，经高温水热工艺制备得到，所述勃姆石为具有多孔结构的片状勃姆石材料。所述片状多孔勃姆石的多孔结构适用于锂电池隔膜涂布使用，可有效提高电池隔膜的孔径和孔隙率，并可降低电阻及提高离子电导率，有助于提高电池隔膜的通透性和锂离子电池通过性。

A Porous Flake Boehmite and Its Application in Preparing Coated Separators for Lithium Electron Batteries

【技术实现步骤摘要】
一种多孔片状勃姆石及其制备锂电子电池涂布隔膜的用途
本专利技术属于无机纳米材料
，具体涉及一种多孔片状勃姆石，并进一步公开其制备方法，以及其制备锂电子电池涂布隔膜的用途。
技术介绍
锂离子电池由于比能量大、工作电压高、循环使用寿命长、无记忆效应、自放电小、无污染绿色环保、循环寿命长等优点，已被广泛应用于便携式移动电子设备，并被列为电动汽车、航天、军事及大型储能设备的候选电源。随着锂离子电池的发展，对电池的容量、耐高低温性能和循环寿命等要求越来越高，锂离子电池是一种目前使用广泛的二次电池。锂离子电池主要由包括正极材料、负极材料、隔膜、电解液在内的四大材料构成。作为其重要的组成部分之一，隔膜对其性能起到相当重要的作用。隔膜(batteryseparator)是指在电池的正极和负极之间的一层隔膜材料，通常以电池隔膜称之，其主要作用是隔离正、负极并使电池内的电子不能自由穿过，同时允许电解液中的离子在正负极之间自由通过。现有技术中，勃姆石是制备锂离子电池隔膜的主要材料。勃姆石(Boehmite)又称软水铝石或一水软铝石，化学式为γ-Al2O3·H2O或γ-AlOOH。γ-AlOOH是由许多AlO6八面体构成的，Al在八面体中央，O在八面体顶点，八面体通过共面形成双链，再共顶点形成三维骨架结构。γ-AlOOH属正交晶系层状结构，并以其独特的力学、化学、光学性质在陶瓷材料、光学材料、半导体材料、复合材料、催化剂及载体材料及涂料领域得到广泛应用，尤其是在锂离子电池领域获得了广泛的应用。现有技术中，勃姆石的制备方法比较多，主要包括沉淀法(酸、碱沉淀)、碳化法、醇铝水解法、水热法、溶胶-凝胶法、离子液法、硬模板法等。尤其以使用铝盐和尿素等为原料，采用水热工艺制备超细勃姆石粉体的应用最为广泛。但上述方法通常只能得到超细粒径的片状勃姆石，在制备锂离子电池隔膜时，会影响离子的电导率，并进一步影响隔膜的通透性和锂离子电池通过性，不利于锂离子电池性能的提高。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种适宜于制备锂离子电池涂布隔膜的多孔片状勃姆石；本专利技术所要解决的第二个技术问题在于提供上述多孔片状勃姆石的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术所述的一种多孔片状勃姆石的制备方法，包括如下步骤：(1)取铝盐材料配制得到铝盐溶液，备用；(2)向所述铝盐溶液中加入辅助润湿剂，混匀；(3)继续向所述铝盐溶液中加入造孔剂，混匀；(4)继续向所述铝盐溶液中加入助剂以调节料液pH至碱性，得到前驱体料液；(5)将所得前驱体料液于150-250℃进行水热合成反应；(6)水热反应完成后，将所得浆料沉降并排出上清液，沉降浆料经洗涤后经喷雾干燥处理，即得所需多孔片状勃姆石粉体。具体的，所述的多孔片状勃姆石的制备方法中，所述步骤(1)中：所述铝盐材料包括氯化铝、硝酸铝、硫酸铝中的至少一种；所述铝盐溶液中，控制Al3+浓度为0.2-0.6mol/L。具体的，所述的多孔片状勃姆石的制备方法中，所述步骤(2)中：所述辅助润湿剂包括聚乙烯吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮或N-辛基吡咯烷酮中的至少一种；所述铝盐溶液中，控制所述辅助润湿剂的添加浓度为0.2-0.5g/L。具体的，所述的多孔片状勃姆石的制备方法中，所述步骤(3)中：所述造孔剂包括聚氧乙烯/聚氧丙烯/聚氧乙烯(PEO-PPO-PEO)三嵌段共聚物和/或聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物；所述铝盐溶液中，控制所述造孔剂与所述Al3+的摩尔浓度比为0.01-0.05：100。具体的，所述的多孔片状勃姆石的制备方法中，所述步骤(4)中：所述助剂包括尿素、氨水或氢氧化铝中的至少一种。所述步骤(4)中，调节所述前驱体料液的pH值为7-11。所述步骤(4)中，还包括将所述前驱体料液加热至60-80℃进行混匀的步骤。所述步骤(5)中，控制所述水热合成步骤的升温速度为1-5℃/min。所述步骤(6)中，所述洗涤步骤为加水洗涤，并优选进行多次洗涤。本专利技术还公开了由所述方法制备得到的多孔片状勃姆石。本专利技术所述片状多孔勃姆石是以氯化铝、硝酸铝、硫酸铝等铝盐为原料，通过添加聚氧乙烯/聚氧丙烯/聚氧乙烯(PEO-PPO-PEO)三嵌段共聚物和/或聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物作为造孔剂，并添加聚乙烯吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮和/或N-辛基吡咯烷酮作为辅助润湿剂，经高温水热工艺制备得到，所述勃姆石为具有多孔结构的片状勃姆石材料。所述片状多孔勃姆石的多孔结构适用于锂电池隔膜涂布使用，可有效提高电池隔膜的孔径和孔隙率，并可降低电阻及提高离子电导率，有助于提高电池隔膜的通透性和锂离子电池通过性。本专利技术所述片状多孔勃姆石的制备方法，通过筛选并添加造孔剂和润湿剂，在150-250℃水热条件下形成多孔片状勃姆石，整个制备工艺过程简单易行，原料易得，且溶剂体系分散均匀，有助于提高锂离子电池隔膜的透过性能。本专利技术所述片状多孔勃姆石的制备方法中，通过在60-80℃制备勃姆石前驱体，可以利于造孔剂的均匀分散和孔结构的形成，从而避免了温度差异造成造孔剂的集聚和偏析，可有效在前驱体中造孔剂的分散。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中，图1为实施例1中制得勃姆石粉体S-1的扫描电镜图；图2为实施例1中制得勃姆石粉体S-1的X射线衍射图；图3为实施例2中制得勃姆石粉体S-2的扫描电镜图；图4为实施例2中制得勃姆石粉体S-2的X射线衍射图；图5为实施例3中制得勃姆石粉体S-3的扫描电镜图；图6为实施例3中制得勃姆石粉体S-3的X射线衍射图；图7为实施例4中制得勃姆石粉体S-4的扫描电镜图；图8为实施例4中制得勃姆石粉体S-4的X射线衍射图。具体实施方式实施例1本实施例所述多孔片状勃姆石的制备方法，包括如下步骤：(1)称取66.64g硫酸铝(分析纯，Al2(SO4)3·18H2O)加入到1000g去离子水中，并且加热搅拌，制得铝盐溶液，备用；(2)向上述制得的铝盐溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮(K30)0.25g，混匀；(3)继续向上述制得的铝盐溶液中加入聚氧乙烯/聚氧丙烯/聚氧乙烯(PEO-PPO-PEO)三嵌段共聚物(分子量3000-10000)0.2g，混匀；(4)继续向上述制得的铝盐溶液中加入适量氢氧化铝以调整溶液的pH值8.5，并在加入过程中，开启加热，控制溶液温度65℃，搅拌转速60r/min，进行搅拌30min，得到前驱体料液；(5)将制得的所述前驱体料液转移到高压反应釜中，控制填充度为60％，控制反应釜升温速度为2℃/min，至保温温度为180℃进行水热合成反应，保温时间为10h，水热过程开启搅拌，搅拌速度为60r/min；(6)待所述水热合成反应完成后，将所得浆料沉降2h后排出上清液，并加水进行洗涤，控制加水量为沉降物料重量的10倍，连续洗涤2次后，将沉降物料进行喷雾干燥处理，可得到用于锂电池隔膜涂布用片状多孔勃姆石粉体S-1。本实施例制得所述勃姆石粉体S-1的扫描电镜图如附图1所示，所述勃姆石粉体S-1的X射线衍射图如图2所示。实施例2本实施例所述多孔片状勃姆石的制备方法，包括如下步骤：(1)称取72.5g氯化铝(分析纯，AlCl本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔片状勃姆石的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)取铝盐材料配制得到铝盐溶液，备用；(2)向所述铝盐溶液中加入辅助润湿剂，混匀；(3)继续向所述铝盐溶液中加入造孔剂，混匀；(4)继续向所述铝盐溶液中加入助剂以调节料液pH至碱性，得到前驱体料液；(5)将所得前驱体料液于150‑250℃进行水热合成反应；(6)水热反应完成后，将所得浆料沉降并排出上清液，沉降浆料经洗涤后经喷雾干燥处理，即得所需多孔片状勃姆石粉体。

【技术特征摘要】
1.一种多孔片状勃姆石的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)取铝盐材料配制得到铝盐溶液，备用；(2)向所述铝盐溶液中加入辅助润湿剂，混匀；(3)继续向所述铝盐溶液中加入造孔剂，混匀；(4)继续向所述铝盐溶液中加入助剂以调节料液pH至碱性，得到前驱体料液；(5)将所得前驱体料液于150-250℃进行水热合成反应；(6)水热反应完成后，将所得浆料沉降并排出上清液，沉降浆料经洗涤后经喷雾干燥处理，即得所需多孔片状勃姆石粉体。2.根据权利要求1所述的多孔片状勃姆石的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中：所述铝盐材料包括氯化铝、硝酸铝、硫酸铝中的至少一种；所述铝盐溶液中，控制Al3+浓度为0.2-0.6mol/L。3.根据权利要求1或2所述的多孔片状勃姆石的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中：所述辅助润湿剂包括聚乙烯吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮或N-辛基吡咯烷酮中的至少一种；所述铝盐溶液中，控制所述辅助润湿剂的添加浓度为0.2-0.5g/L。4.根据权利要求1-3任一项所述的多孔片状勃姆石的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫雪魁，魏玉磊，王芳，王晓杰，王贻朋，
申请(专利权)人：山东国瓷功能材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37