一种高阻燃钠离子电池隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高阻燃钠离子电池隔膜及其制备方法，属于钠离子电池技术领域。该隔膜按照重量份计包括：成膜胶液100份、氟改性纳米填料1.4

【技术实现步骤摘要】
一种高阻燃钠离子电池隔膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于钠离子电池
，具体地，涉及一种高阻燃钠离子电池隔膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于其高的能量密度、长使用寿命等优点率先得到大力发展，并充分应用在手机、电脑等便携式电子设备中，为人类的工作和生活提供了极大的便利，但是，锂资源的匮乏，限制其在大规模储能系统的应用。钠元素和锂元素同属第一主族，具有相似的化学性质，由于钠离子电池和锂离子电池具有相似的电化学机理，在锂离子电池研究当中取得的经验可用于钠离子电池中，同时在地球上钠资源具有非常高的丰度，且分布非常均匀，因此，钠离子电池被认为是新型二次电池在最佳选择。
[0003]与锂离子电池相似，隔膜仍是钠电池中的重要组成部分之一，其主要作用不仅是防止正负极直接接触而导致短路，而且也为钠离子的输送提供了多孔通道。因此，隔膜的理化性质对电池的电化学性能和安全性有着至关重要的影响。现有研究中钠离子电池仍多沿用聚烯烃隔膜，其中以聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)复合膜为主，此类隔膜自身耐热阻燃性能差，当电池异常过热时，隔膜易失效甚至参与燃烧，导致电池内部断路，从而引起剧烈燃烧；另外，现有的复合隔膜力学性能较差，加之钠离子直径大于锂离子，沿用锂离子电池隔膜，在受到外界冲击时，隔膜穿刺导致内部断路的风险增加。

技术实现思路

[0004]为了解决
技术介绍
中提到的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种高阻燃钠离子电池隔膜及其制备方法。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种高阻燃钠离子电池隔膜，按照重量份计包括：成膜胶液100份、氟改性纳米填料1.4
‑
2.2份、再交联引发剂0.08
‑
0.11份和分散溶剂3
‑
5份。
[0007]成膜胶液由以下方法制备：
[0008]步骤A1：将钼酸和酸液预升温搅拌溶解，再加入乙烯基三乙氧基硅烷高速搅拌混合，之后在75
‑
85℃恒温，施加180
‑
240rpm机械搅拌，缓慢加入乙烯基苯基二氯硅烷，控制整体加入反应时间为1
‑
1.2h，反应结束加氨水中和，离心取底层胶状物，真空脱水，制成可再交联耐温胶；
[0009]进一步地，乙烯基三乙氧基硅烷、钼酸和乙烯基苯基二氯硅烷的用量比为0.1mol：20
‑
30mmol：12
‑
17mmol。
[0010]步骤A2：将4,4'
‑
二氨基二苯醚、聚醚胺和N,N
‑
二甲基乙酰胺在氮气保护下搅拌溶解，之后在5
‑
8℃恒温，施加120
‑
150rpm机械搅拌，加入均苯四甲酸二酐，保温搅拌反应8
‑
10h，制成铸膜基料；
[0011]进一步地，4,4'
‑
二氨基二苯醚、聚醚胺、均苯四甲酸二酐和的N,N
‑
二甲基乙酰胺
用量比0.1mol：10
‑
25mmol：75
‑
90mmol：350
‑
380mL，聚醚胺的均数分子量为2000。
[0012]步骤A3：将可再交联耐温胶用四氢呋喃稀释，再加入铸膜基料混合均匀，调节粘度为2800
‑
3200cP，制成成膜胶液；
[0013]进一步地，铸膜基料和可再交联耐温胶的用量比为100g：9
‑
15g。
[0014]所述氟改性纳米填料由以下方法制备：
[0015]步骤B1：将纳米微粉超声分散于碱性乙醇溶液中，在30
‑
40℃静置陈化2
‑
3d，离心取底层沉淀真空脱水，转入冷冻干燥、打散，制成活化微粉；
[0016]进一步地，纳米微粉为纳米二氧化硅和纳米氮化硼中的一种或两种。
[0017]进一步地，碱性乙醇溶液的体积分数为25
‑
30％，pH值为8.5
‑
9.0。
[0018]步骤B2：将三氟丙基三氯硅烷分散于丙酮，再加入活化微粉和三乙胺超声分散，离心取底层沉淀减压蒸干，制成氟改性纳米填料；
[0019]进一步地，活化微粉、三氟丙基三氯硅烷和三乙胺的用量比为10g：4
‑
4.5mL：0.2
‑
0.3mL。
[0020]进一步地，再交联引发剂由偶氮二异丁腈和2,4
‑
二羟基二苯甲酮混合而成。
[0021]一种高阻燃钠离子电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：
[0022]步骤S1：将氟改性纳米填料、再交联引发剂和分散溶剂预混，再加入成膜胶液混合均匀，真空脱泡，制成铸膜液；
[0023]步骤S2：将铸膜液刮涂在模槽内，先置于60
‑
65℃烘箱中并辅以紫外辐照烘干3
‑
4h，再于158
‑
165℃烘烤35
‑
45min，脱模后在110
‑
120℃双向拉伸，制成电池隔膜。
[0024]本专利技术的有益效果：
[0025]1.本专利技术制备出一种聚酰亚胺基电池隔膜，具有优异的耐温阻燃特性，应用在电池中可有效阻止电池的持续燃烧导致爆炸；成膜材料中添加一种可再交联耐温胶，其由钼酸改性含乙烯基的硅烷聚合而成，提高聚合物的耐温性能，在发生燃烧时形成钼硅阻燃层，阻碍燃烧的深入，使得隔膜发挥稳定的阻隔作用，避免电池内部短路造成剧烈燃烧，同时，可再交联耐温胶穿插在聚酰亚胺大分子链中，减轻分子链间的相互作用力，提高膜材的柔韧性，与纳米填料复合作用，提高隔膜的耐穿刺性，与现有的聚酰亚胺隔膜相比，电池在受到外界撞击或者结晶穿刺时仍发挥稳定的隔断作用。
[0026]2.本专利技术采用含氟氯硅烷对纳米材料进行改性，在表面接枝具有双疏特性的含氟基团，成膜初期，紫外辐照和烘干下可再交联耐温胶发生二次交联，对氟改性纳米填料进行固定，随着溶剂的挥发，双疏特性氟改性纳米填料与基体离析，形成初生微孔隙，高温烘烤过程中，聚酰胺酸脱水环化，形成二次孔隙，使得隔膜具有高孔隙和大孔隙，更适用于钠离子电池。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]实施例1
[0029]本实施例制备高阻燃钠离子电池隔膜，具体实施过程如下：
[0030]1)制备成膜胶液
[0031]1.1、取钼酸和pH值为5.0的稀盐酸溶液混合，预升温至60℃搅拌至完全溶解，再加入乙烯基三乙氧基硅烷，施加600rpm高速搅拌混合，之后在85℃恒温，控制搅拌速率为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高阻燃钠离子电池隔膜，其特征在于，按照重量份计包括：成膜胶液100份、氟改性纳米填料1.4
‑
2.2份、再交联引发剂0.08
‑
0.11份和分散溶剂3
‑
5份；所述成膜胶液由以下方法制备：步骤A1：将钼酸和酸液升温溶解，加入乙烯基三乙氧基硅烷混合，在75
‑
85℃恒温，搅拌下缓慢加入乙烯基苯基二氯硅烷，控制整体加入反应时间为1
‑
1.2h，反应结束加氨水中和，离心取底层胶状物真空脱水，制成可再交联耐温胶；步骤A2：将4,4'
‑
二氨基二苯醚、聚醚胺和N,N
‑
二甲基乙酰胺在氮气保护下溶解，在5
‑
8℃恒温，搅拌下加入均苯四甲酸二酐，保温搅拌反应8
‑
10h，制成铸膜基料；步骤A3：将可再交联耐温胶用四氢呋喃稀释，再加入铸膜基料混合均匀，调节粘度为2800
‑
3200cP，制成成膜胶液。2.根据权利要求1所述的一种高阻燃钠离子电池隔膜，其特征在于，乙烯基三乙氧基硅烷、钼酸和乙烯基苯基二氯硅烷的用量比为0.1mol：20
‑
30mmol：12
‑
17mmol。3.根据权利要求1所述的一种高阻燃钠离子电池隔膜，其特征在于，4,4'
‑
二氨基二苯醚、聚醚胺、均苯四甲酸二酐和的N,N
‑
二甲基乙酰胺用量比0.1mol：10
‑
25mmol：75
‑
90mmol：350
‑
380mL，聚醚胺的均数分子量为2000。4.根据权利要求2
‑
3任意一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋啸，胡翔宇，刘梓炜，
申请(专利权)人：吉安冠佳新能源开发有限公司，
类型：发明
国别省市：