一种综合性能优良的锂离子电池隔膜制造技术

本发明专利技术属于锂离子电池领域，涉及锂离子隔膜技术领域，具体是一种综合性能优良的锂离子电池隔膜，按重量份数计，由以下各组分组成，100份聚丙烯、10～50份超高分子量聚丙烯、1～5份助剂、0.1～5份成核剂和1～10份长链烷基/酯基混合修饰二氧化硅气凝胶，其中长链烷基/酯基混合修饰二氧化硅气凝胶由长链烷基硅烷偶联剂和3‑(甲基丙烯酰氧基)丙基硅烷偶联剂共水解缩合制备。本发明专利技术的锂离子电池隔膜具有较高的耐热性，孔隙率高、透气性好，电解液的润湿性好、吸液性高等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种综合性能优良的锂离子电池隔膜
本专利技术属于锂离子电池领域，涉及一种综合性能优良的锂离子电池隔膜。
技术介绍
随着智能手机的普及、新能源汽车加速市场推广等，锂离子电池越来越受关注，相关产业也越来越大，同时也对锂离子电池的性能提出更高的要求。隔膜式锂离子电池的主要组件之一，起到隔绝正负极和导通锂离子的作用，综合性能更优良的锂离子电池隔膜正加速进行研究开发。二氧化硅气凝胶是一种新型材料，具有低密度、低导热、空隙多、比表面积大的特点，将二氧化硅气凝胶应用在锂电池隔膜上能提高隔膜的性能。CN106450116A公开了将含二氧化硅气凝胶的浆料涂覆于聚烯烃隔膜表面，获得疏水性气凝胶复合隔膜，提高了隔膜的耐热性、润湿性和电化学性能。但是由于该方法存在二氧化硅气凝胶易脱落的问题，导致隔膜性能失效或影响锂电池安全的问题。CN108285148A公开了在丙烯聚合时加入水羟硅钠石-二氧化硅气凝胶，获得水羟硅钠石-二氧化硅气凝胶分散在聚丙烯隔膜基体的复合隔膜。但是该方法存在隔膜生产不够灵活、隔膜性能不够强的不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种综合性能优良的锂离子电池隔膜。本专利技术的技术方案如下：一种综合性能优良的锂离子电池隔膜，按重量份数计，由以下各组分组成，100份聚丙烯、10～50份超高分子量聚丙烯、1～5份助剂、0.1～5份成核剂和1～10份长链烷基/酯基混合修饰二氧化硅气凝胶；所述聚丙烯的平均分子量不低于20万；优选的，聚丙烯的平均分子量不低于40万；优选的，聚丙烯为均聚丙烯，等规度≥97％。所述超高分子量聚丙烯的平均分子量不低于600万。优选的方案中，由以下各组分组成，100份聚丙烯、13～40份超高分子量聚丙烯、1.5～4份助剂、0.5～3份成核剂和3～8份长链烷基/酯基混合修饰二氧化硅气凝胶；所述长链烷基/酯基混合修饰二氧化硅气凝胶为粉末状固体，颗粒不超过10μm，更优选的，颗粒不超过5μm。优选的方案中，所述助剂选自抗老化剂、开口剂、润滑剂、耐撕裂剂和抗静电剂中的至少一种。优选的方案中，所述成核剂为β成核剂。更优选的，β成核剂为金属盐与二元羧酸的复合物、稠环化合物、芳香胺类化合物和稀土类化合物中的至少一种。优选的方案中，所述长链烷基/酯基混合修饰二氧化硅气凝胶按如下方法制备：长链烷基三烷氧基硅烷、长链烷基甲基二烷氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三烷氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基甲基二烷氧基硅烷、正硅酸乙酯和醇类溶剂混合，加入去离子水混合均匀，搅拌下加入酸调节pH为2.5～4.0进行水解，再加入碱调节pH为9.5～12.0进行缩合，获得凝胶，所述凝胶经过老化、无水乙醇置换，超临界干燥或冷冻干燥，获得所述长链烷基/酯基混合修饰二氧化硅气凝胶。更优选的方案中，所述长链烷基三烷氧基硅烷选自正十二烷基三甲氧基硅烷、正十二烷基三乙氧基硅烷、正十四烷基三甲氧基硅烷、正十四烷基三乙氧基硅烷、正十六烷基三甲氧基硅烷、正十六烷基三乙氧基硅烷、正十八烷基三甲氧基硅烷、正十八烷基三乙氧基硅烷、正二十烷基三甲氧基硅烷、正二十烷基三乙氧基硅烷、正二十二烷基三甲氧基硅烷和正二十二烷基三乙氧基硅烷中的至少一种。更优选的方案中，所述长链烷基甲基二烷氧基硅烷选自正十二烷基甲基二甲氧基硅烷、正十二烷基甲基二乙氧基硅烷、正十四烷基甲基二甲氧基硅烷、正十四烷基甲基二乙氧基硅烷、正十六烷基甲基二甲氧基硅烷、正十六烷基甲基二乙氧基硅烷、正十八烷基甲基二甲氧基硅烷、正十八烷基甲基二乙氧基硅烷、正二十烷基甲基二甲氧基硅烷、正二十烷基甲基二乙氧基硅烷、正二十二烷基甲基二甲氧基硅烷和正二十二烷基甲基二乙氧基硅烷中的至少一种。更优选的方案中，所述3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三烷氧基硅烷选自3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷或3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三乙氧基硅烷。更优选的方案中，所述3-(甲基丙烯酰氧基)丙基甲基二烷氧基硅烷选自3-(甲基丙烯酰氧基)丙基甲基二甲氧基硅烷或3-(甲基丙烯酰氧基)丙基甲基二乙氧基硅烷。更优选的方案中，所述长链烷基三烷氧基硅烷、长链烷基甲基二烷氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三烷氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基甲基二烷氧基硅烷、正硅酸乙酯、醇类溶剂和水的重量比为1:0～1:0.1～0.7:0～0.5:0～10:4～60:3～15。进一步优选的方案中，不含有长链烷基甲基二烷氧基硅烷和3-(甲基丙烯酰氧基)丙基甲基二烷氧基硅烷，所述长链烷基三烷氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三烷氧基硅烷、正硅酸乙酯、醇类溶剂和水的重量比为1:0.3～0.5:4～8:20～50:5～12。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术采用长链烷基/酯基混合修饰二氧化硅气凝胶，其中的长链烷基提高了二氧化硅气凝胶和聚丙烯的相容性，提高了锂离子电池隔膜的拉伸强度、穿刺强度和在电解液中浸泡后的性能稳定性等性能；其中的酯基提高了电解液对隔膜的润湿性以及隔膜对电解液的吸液性。(2)二氧化硅气凝胶密度低，可以降低锂离子电池隔膜的密度。降低锂离子电池隔膜的密度有利于降低锂离子电池质量，提高锂离子电池的质量能量密度。(3)提高锂离子电池隔膜的穿刺强度，可以降低锂离子电池隔膜厚度，实现更薄的锂离子电池，提高锂离子电池的体积能量密度。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术的技术方案进行进一步的说明和描述。如无特别指明，以下实施方案中的份数都为重量份数。实施例11份正十二烷基三甲氧基硅烷、0.1份正十二烷基甲基二甲氧基硅烷、0.5份3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、0.1份3-(甲基丙烯酰氧基)丙基甲基二甲氧基硅烷、4份正硅酸乙酯和15份无水乙醇混合，加入6份去离子水混合均匀，搅拌下加入0.3mol/L稀盐酸调节pH为2.5进行水解，再加入氨水调节pH为9.5进行缩合，获得凝胶，所述凝胶置于40℃水浴中老化50小时、无水乙醇置换2次，超临界二氧化碳干燥，获得正十二烷基/酯基混合修饰二氧化硅气凝胶。取50份聚丙烯、10份超高分子量聚丙烯和1份正十二烷基/酯基混合修饰二氧化硅气凝胶，混合，采用造粒机造粒，获得母粒；将上述获得的母粒、50份聚丙烯、1份抗老化剂、1.5份润滑剂和0.3份β成核剂混合均匀，挤出机180～210℃熔融塑化、流延成膜、130℃热处理，按纵向2.5倍率轴向拉伸、横向3.8倍率轴向拉伸，获得锂离子电池隔膜1。实施例21份正十四烷基三甲氧基硅烷、0.3份3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、6份正硅酸乙酯和22份无水乙醇混合，加入8份去离子水混合均匀，搅拌下加入0.3mol/L稀盐酸调节pH为2.5进行水解，再加入氨水调节pH为9.5进行缩合，获得凝胶，所述凝胶置于40℃水浴中老化45小时、无水乙醇置换2次，超临界二氧化碳干燥，获得正十四烷基/酯基混合修饰二氧化硅气凝胶。取50份聚丙烯、20本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种综合性能优良的锂离子电池隔膜，其特征在于，按重量份数计，由以下各组分组成，100份聚丙烯、10～50份超高分子量聚丙烯、1～5份助剂、0.1～5份成核剂和1～10份长链烷基/酯基混合修饰二氧化硅气凝胶；/n所述聚丙烯的平均分子量不低于20万；/n所述超高分子量聚丙烯的平均分子量不低于600万。/n

【技术特征摘要】
1.一种综合性能优良的锂离子电池隔膜，其特征在于，按重量份数计，由以下各组分组成，100份聚丙烯、10～50份超高分子量聚丙烯、1～5份助剂、0.1～5份成核剂和1～10份长链烷基/酯基混合修饰二氧化硅气凝胶；
所述聚丙烯的平均分子量不低于20万；
所述超高分子量聚丙烯的平均分子量不低于600万。


2.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，由以下各组分组成，100份聚丙烯、13～40份超高分子量聚丙烯、1.5～4份助剂、0.5～3份成核剂和3～8份长链烷基/酯基混合修饰二氧化硅气凝胶。


3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述助剂选自抗老化剂、开口剂、润滑剂、耐撕裂剂和抗静电剂中的至少一种。


4.根据权利要求1或2所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述成核剂为β成核剂。


5.根据权利要求1或2所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述长链烷基/酯基混合修饰二氧化硅气凝胶按如下方法制备：长链烷基三烷氧基硅烷、长链烷基甲基二烷氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三烷氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基甲基二烷氧基硅烷、正硅酸乙酯和醇类溶剂混合，加入去离子水混合均匀，搅拌下加入酸调节pH为2.5～4.0进行水解，再加入碱调节pH为9.5～12.0进行缩合，获得凝胶，所述凝胶经过老化、无水乙醇置换，超临界干燥或冷冻干燥，获得所述长链烷基/酯基混合修饰二氧化硅气凝胶。


6.根据权利要求5所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述长链烷基三烷氧基硅烷选自正十二烷基三甲氧基硅烷、正十二烷基三乙氧基硅烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹亚琼，
申请(专利权)人：曹亚琼，
类型：发明
国别省市：河南;41