一种油基复合隔膜及其制备方法、二次电池技术

本发明专利技术提供了一种油基复合隔膜及其制备方法、二次电池，包括基膜、第一膜层和第二膜层；其中，第一膜层涂覆于所述基膜的至少一表面，其浆料中的溶剂为油性溶剂；所述第一膜层含有若干个孔洞，至少一部分孔洞中填充有离子液体；第二膜层涂覆于所述第一膜层远离所述基膜的表面，包括由聚氧化乙烯和木质纤维素交联形成交联物。相比于现有技术，本发明专利技术提供的油基复合隔膜解决了目前的油基隔膜保液性差、电导率差的问题，从而提升电池的电化学性能。从而提升电池的电化学性能。从而提升电池的电化学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种油基复合隔膜及其制备方法、二次电池


[0001]本专利技术涉及二次电池领域，具体涉及一种油基复合隔膜及其制备方法、二次电池。

技术介绍

[0002]隔膜是电池中防止短路的重要部件，同时也为金属离子的顺利移动提供路径。随着科技的不断进步，人们对更安全、更环保的离子电池(如锂离子电池)的需求越来越大。出于商业目的，该离子电池的物理和电化学方面应该做进一步的改进。其中，隔膜与电池的电化学性能直接相关，因此对隔膜的各项性能都提出了很高的要求。
[0003]目前，由于水基隔膜本身材质的限制，在2C乃至5C、10C等大倍率的充放电的过程中容易形成黑斑、析锂等不良现象，并不利于快充电池的推广，故开发出了适用于大倍率充电的油基隔膜，如PVDF油基隔膜。然而目前的油基隔膜也仍有不足之处：第一，油基隔膜保液性仍显不足，有巨大提升空间；第二，油基隔膜可以隔绝电子通离子，但其自身无法额外起到提升电导率、电化学性能的作用。
[0004]有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，通过提供一种油基复合隔膜，以解决目前的油基隔膜保液性差、电导率差的问题，从而提升电池的电化学性能。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种油基复合隔膜，包括：
[0008]基膜；
[0009]第一膜层，涂覆于所述基膜的至少一表面，其浆料中的溶剂为油性溶剂；所述第一膜层含有若干个孔洞，至少一部分孔洞中填充有离子液体；
[0010]第二膜层，涂覆于所述第一膜层远离所述基膜的表面，包括由聚氧化乙烯和木质纤维素交联形成交联物。
[0011]优选的，所述离子液体为季铵盐类、季磷盐类、季硫盐类和氮杂环类中的至少一种；所述氮杂环类为咪唑类、吡啶类、吡咯类中的至少一种。
[0012]优选的，所述咪唑类包括1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐。
[0013]优选的，所述木质纤维素为针叶木质纤维、阔叶木质纤维、草木木质纤维中的至少一种。
[0014]优选的，所述第二膜层的涂覆厚度为0.1～2μm。
[0015]本专利技术的目的之二在于，提供一种油基复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0016]S1、将含若干个孔洞的油基膜层浸入含离子液体的水溶液中，使得至少一部分孔洞中填充有离子液体，得到涂覆于基膜至少一表面的第一膜层；
[0017]S2、球磨含木质纤维素的水合液以得到A液，以及制备聚氧化乙烯水溶液以得到B液；然后将A液与B液混合得到混合液；接着将混合液涂覆于步骤S1得到的第一膜层远离基
膜的表面，烘干，得到含聚氧化乙烯和木质纤维素的交联物的第二膜层；完成油基复合隔膜的制备。
[0018]优选的，步骤S1中，含若干个孔洞的油基膜层的制备方法为：将聚偏氟乙烯溶解于N
‑
甲基吡咯烷酮溶剂中，得到聚偏氟乙烯溶液；然后将填料加入聚偏氟乙烯溶液中混合，得到混合母液；接着将混合母液涂覆于基膜的至少一表面，然后利用相反转法将N
‑
甲基吡咯烷酮置换出，得到含若干个孔洞的油基膜层。
[0019]优选的，所述聚偏氟乙烯溶液中的聚偏氟乙烯的质量占比为5～20％；含若干个孔洞的油基膜层的厚度为1～3μm。
[0020]优选的，步骤S1中，含若干个孔洞的油基膜层在含离子液体的水溶液中的浸泡时间为20～60min，含离子液体的水溶液的固含量为15～25％。
[0021]优选的，步骤S2中，A液的制备方法为：将木质纤维素加入去离子水中，以球料比为(40～60)：1在转速800～1500r/min下球磨0.5～2h，得到A液。
[0022]优选的，步骤S2中，所述A液的固含量与B液的固含量比为(0.9～1.1)：1。
[0023]优选的，步骤S2中，所述A液与B液混合体积比为(0.9～1.1)：1。
[0024]本专利技术的目的之三在于，提供一种二次电池，包括上述任一项所述的油基复合隔膜。
[0025]相比于现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的隔膜，对于现有油基隔膜进行改进，先使得第一膜层中含有若干个孔洞，一方面可起到存储电解液的目的，另一方面在至少一部分孔洞中填充离子液体，使其作为第一膜层的一部分，能有效提升隔膜的离子电导率，改善阻抗及首充效率；而后在第一膜层的表面涂覆形成第二膜层，第二膜层中含由聚氧化乙烯和木质纤维素交联形成的交联物，该膜层在电解液中可以呈现凝胶态，一方面可吸收更多的电解液，同时留住Li
+
在隔膜两侧，由此可提升目前油基隔膜保液性，进一步保证了电池内部充放电循环快速高效的进行；另一方面该膜层还能起到将离子液体限定在膜层中的作用，防止其在注入电解液后溶出的现象。
附图说明
[0026]图1为本专利技术油基复合隔膜的结构示意图之一。
[0027]图2为本专利技术油基复合隔膜的结构示意图之二。
[0028]图3为实施例1和对比例1的EIS曲线图。
[0029]图4为实施例1和对比例1的循环稳定性图。
[0030]图中：1
‑
基膜；2
‑
第一膜层；3
‑
第二膜层。
具体实施方式
[0031]本专利技术第一方面旨在提供一种油基复合隔膜，如图1～2所示，包括基膜、第一膜层和第二膜层；其中，第一膜层涂覆于所述基膜的至少一表面，其浆料中的溶剂为油性溶剂；所述第一膜层含有若干个孔洞，至少一部分孔洞中填充有离子液体；第二膜层涂覆于所述第一膜层远离所述基膜的表面，包括由聚氧化乙烯和木质纤维素交联形成交联物。
[0032]本专利技术提供的油基隔膜，先使得常规油基隔膜的带有若干个孔洞，然后在孔洞中填充离子液体使得离子液体成为膜层的一部分，可有效提升隔膜的离子电导率。
[0033]其中，本文所指的离子液体也是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐，也称为低温熔融盐，离子液体作为离子化合物，其熔点较低的主要原因是因其结构中某些取代基的不对称性使离子不能规则地堆积成晶体所致。其与有机溶剂具有很好的亲和性，因此能很好的存储于第一膜层的孔洞中。此外，该离子液体也与水具有一定的互溶性，能更好的辅助第二膜层的涂覆，可起到提升隔膜稳定性的作用。另外，该离子液体也可用作吸收DMF废气的原料，在锂离子电池的回收中也有一定作用。
[0034]具体的，该离子液体可为季铵盐类、季磷盐类、季硫盐类和氮杂环类中的至少一种；所述氮杂环类为咪唑类、吡啶类、吡咯类中的至少一种。优选的，所述咪唑类包括1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF4)。此盐具有以下优势：1)具有离子导电性，对于无机盐和聚合物的溶解性好，更能显著提高离子电导率；2)热分解温度高、不易燃，可以规避传统有机电解质中溶剂易燃烧、易挥发的安全隐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种油基复合隔膜，其特征在于，包括：基膜；第一膜层，涂覆于所述基膜的至少一表面，其浆料中的溶剂为油性溶剂；所述第一膜层含有若干个孔洞，至少一部分孔洞中填充有离子液体；第二膜层，涂覆于所述第一膜层远离所述基膜的表面，包括由聚氧化乙烯和木质纤维素交联形成交联物。2.根据权利要求1所述的油基复合隔膜，其特征在于，所述离子液体为季铵盐类、季磷盐类、季硫盐类和氮杂环类中的至少一种；所述氮杂环类为咪唑类、吡啶类、吡咯类中的至少一种。3.根据权利要求2所述的油基复合隔膜，其特征在于，所述咪唑类包括1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐。4.根据权利要求1所述的油基复合隔膜，其特征在于，所述木质纤维素为针叶木质纤维、阔叶木质纤维、草木木质纤维中的至少一种。5.根据权利要求1或4所述的油基复合隔膜，其特征在于，所述第二膜层的涂覆厚度为0.1～2μm。6.一种油基复合隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将含若干个孔洞的油基膜层浸入含离子液体的水溶液中，使得至少一部分孔洞中填充有离子液体，得到涂覆于基膜至少一表面的第一膜层；S2、球磨含木质纤维素的水合液以得到A液，以及制备聚氧化乙烯水溶液以得到B液；然后将A液与B液混合得到混合液；接着将混合液涂覆于步骤S1得到的第一膜层远离基膜的表面，烘干，得到含聚氧化乙烯和木质纤维素的交联物的第二膜层；完成油基复合隔膜的制备。7.根据权利要求6所述的油基复合隔膜的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：余津福，符宽，谢才兴，甘婷，赵云龙，于子龙，陈杰，
申请(专利权)人：惠州锂威新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：