一种聚氨酯涂料、锂离子电池隔膜及锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种聚氨酯涂料，包括A料和B料；按重量分数计，所述A料包括：异氰酸酯50～120；PTMEG 200～300份；催化剂10～20份；有机锌MOF10～30份；扩链剂5～50份；锂盐15～30份；溶剂700～900份；所述B料包括：异氰酸酯200～400份。本发明专利技术还公开了一种由采用上述聚氨酯涂料制备得到的锂离子电池隔膜及包含上述锂离子电池隔膜的锂离子电池。本发明专利技术解决了现有技术中锂离子电池隔膜电导性差、锂离子迁移数较低的问题。较低的问题。较低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯涂料、锂离子电池隔膜及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，特别涉及一种聚氨酯涂料、锂离子电池隔膜及锂离子电池。

技术介绍

[0002]现有的锂离子电池隔膜主要为PP/PE/PP复合隔膜，具有较好的绝缘能力，以及锂离子电导率，但随着动力电池的需求提高，单纯现有的锂离子电池隔膜跟不上现有的需求，锂离子电导率跟不上现需求的快充倍率性能，同时锂离子迁移数较低等问题，导致现有的技术无法做出具有超高倍率的电池。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种聚氨酯涂料，解决了现有技术中锂离子电池隔膜电导性差、锂离子迁移数较低的问题。
[0004]本专利技术的另一目的在于提供一种锂离子电池隔膜。
[0005]本专利技术的再一目的在于提供一种锂离子电池。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0007]一种聚氨酯涂料，包括A料和B料；
[0008]按重量分数计，所述A料包括：
[0009][0010]按重量分数计，所述B料包括：
[0011]异氰酸酯
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
200～400份。
[0012]优选的，所述异氰酸酯为TDI三聚体。
[0013]优选的，所述PTMEG的分子量为1000～3000。
[0014]优选的，所述有机锌MOF为ZIF
‑
14。
[0015]优选的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。/>[0016]优选的，所述扩链剂为吡咯烷基二氨基嘧啶氧化物。
[0017]优选的，所述锂盐为LITFSI。
[0018]优选的，所述溶剂为乙酸乙酯和乙酸丁酯的混合物。
[0019]一种锂离子电池隔膜，由以下方法制备而成：
[0020](1)在惰性气体保护下，将所述的聚氨酯涂料中的A料混合，并分散反应；
[0021](2)将步骤(1)处理后的A料与所述的聚氨酯涂料中的B料混合，并分散反应，得到涂料溶液；
[0022](3)将微孔膜在步骤(2)得到的涂料溶液中浸渍，干燥后得到锂离子电池隔膜。
[0023]一种锂离子电池，包括所述的锂离子电池隔膜。
[0024]优选的，所述A料中异氰酸酯为60～70份；所述B料中异氰酸酯为190～210份；PTMEG为190～210份，催化剂8～12份，有机锌MOF为15～25份，扩链剂为8～12份，锂盐为12～18份。
[0025]优选的，所述溶剂中乙酸乙酯和乙酸丁酯的重量比为1:(0.8～1.2)。
[0026]优选的，步骤(1)所述的分散反应，具体为：
[0027]在65～75℃下，以750～850rpm的转速分散反应2.5～3.5小时。
[0028]优选的，步骤(2)所述的分散反应，具体为：
[0029]以750～850rpm的转速分散反应25～35分钟。
[0030]优选的，步骤(4)所述的干燥，具体为：
[0031]在55～65℃烘干3.5～4.5小时后，抽真空干燥10～14小时，自然降温至室温。
[0032]优选的，所述微孔膜为PP隔膜或PE隔膜或PP隔膜或复合隔膜。
[0033]本专利技术的原理为：本专利技术以异氰酸酯和PTMEG为原料，采用吡咯烷基二氨基嘧啶氧化物作为扩链剂，制备得到的聚醚类聚氨酯具有较多以及较强的氨基甲酸酯键能，大幅度提高锂离子隔膜的介电常数提高锂离子迁移数，提高离子电导率；并且通过加入有机锌MOF金属有机框架，形成特殊的Zn
‑
N
‑
C的特动态交联结构，提供特殊的锂离子迁移方式，提高了离子电导率以及锂离子迁移数，提高锂离子电池的长循环性能以及倍率性能。
[0034]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：
[0035](1)本专利技术的锂离子电池，采用本专利技术的聚氨酯涂料改性的锂离子电池隔膜，离子电导率得到大幅度提升，相对于采用未改性的电池隔膜的锂离子电池，离子电导率几乎提升一个数量级。
[0036](2)本专利技术的锂离子电池，采用本专利技术的聚氨酯涂料改性的锂离子电池隔膜，锂离子迁移数得到明显的提高，相对于采用未改性的电池隔膜的锂离子电池，锂离子迁移数几乎提高一倍。
[0037](3)本专利技术的聚氨酯涂料，所用原料容易获得，合成操作简单，适合工业化生产应用。
附图说明
[0038]图1为本专利技术的实施例1、对比例1及对比例2制备的锂离子电池隔膜的EIS测试结果对比图。
[0039]图2为本专利技术的实施例1、对比例1与对比例2制备的锂离子电池的离子电导率对比图。
具体实施方式
[0040]下面结合实施例，对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0041]实施例1
[0042]本实施例的聚氨酯涂料，由以下重量份的原料制备而成：异氰酸酯265份，PTMEG200份，催化剂10份，有机锌MOF20份，扩链剂10份，溶剂700份，锂盐15份其中，异氰酸酯为科思创TDI三聚体，；PTMEG分子量为1000，购自巴斯夫的PTMEG
‑
1000；有机锌MOF为ZIF
‑
14；催化剂为二月桂酸二丁基锡；扩链剂为吡咯烷基二氨基嘧啶氧化物；锂盐为LITFSI：溶剂为乙酸乙酯和乙酸丁酯的混合物(重量比乙酸乙酯：乙酸丁酯＝1:1)。
[0043]采用本实施例的聚氨酯涂料制备锂离子电池隔膜的方法，包括以下步骤：
[0044](1)在氮气保护下，将异氰酸酯65重量份、PTMEG200重量份、催化剂10份，有机锌MOF20份，扩链剂10份，溶剂700份，锂盐15份、混合后在70℃下，以800rpm的转速分散反应3小时；将温度降低至30℃，作为聚氨酯涂料的A料，剩下200份异氰酸酯作为B料；
[0045](2)将A料、B料混合，并在800rpm的转速下分散反应30分钟。
[0046](3)将PP隔膜浸渍上述溶液里面，然后通过夹具夹住在烘箱里面，在60℃烘干4小时后，抽真空干燥12小时后，放凉到室温，得到锂离子电池隔膜。
[0047]取上述改性过后PP隔膜，酯类电解液，磷酸铁锂正极片(Φ12mm)和锂片(Φ15mm)组装成CR2025的扣式锂离子电池。此操作过程在手套箱(H2O＜0.1ppm，O2＜0.1ppm)中进行。使用国际标准94
‑
VTM测试方法对本实施例制备得到的锂离子电池进行测试。
[0048]本实施例制备的锂离子电池的倍率性能测试结果如表1所示。
[0049]本实施例制备的锂离子电池的长循环性能测试结果如表2所示，可知，本实施例制备的锂离子电池的首圈放电比容量为165mah/g，500圈容量保持率为80.8％。
[0050]本实施例制备的锂离子电池的离子电导率测试结果如表3所示。
[0051]本实施例制备的锂离子电池的锂离子迁移数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯涂料，其特征在于，包括A料和B料；按重量分数计，所述A料包括：按重量分数计，所述B料包括：异氰酸酯
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
200～400份。2.根据权利要求1所述的聚氨酯涂料，其特征在于，所述异氰酸酯为TDI三聚体。3.根据权利要求1所述的聚氨酯涂料，其特征在于，所述PTMEG的分子量为1000～3000。4.根据权利要求1所述的聚氨酯涂料，其特征在于，所述有机锌MOF为ZIF
‑
14。5.根据权利要求1所述的聚氨酯涂料，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。6.根据权利要求1所述的聚氨酯涂料，其特征在于，所述扩链剂为吡...

【专利技术属性】
技术研发人员：萧景驰，王杰，张淑雅，崔庆实，黄泽熹，袁黎光，杨小牛，
申请(专利权)人：广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院，
类型：发明
国别省市：