田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及锂离子电池隔膜技术领域，尤其涉及一种田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜及其制备方法与应用。一种田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：步骤(1)、将田菁胶溶解于水中，得到田菁胶溶液；将凹凸棒土在水中分散均匀，配制成凹凸棒土悬浮液；将柠檬酸与水混合配制成柠檬酸水溶液；将所述凹凸棒土悬浮液加入所述田菁胶溶液中，搅拌均匀，得到第一混合悬浮液。所述田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜的制备方法，制备过程绿色环保，制得的隔膜性能优异，离子导电率高，热稳定性与阻燃性能好，解决了现有使用生物质材料制备隔膜需要使用有机溶剂，不环保，且制得的隔膜阻燃性能差的问题。膜阻燃性能差的问题。膜阻燃性能差的问题。

【技术实现步骤摘要】
田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池隔膜
，尤其涉及一种田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]隔膜不是锂离子电池中的活性材料，但会影响电池的容量、循环寿命和安全性。目前商用的聚丙烯与聚乙烯单层或复合膜具有优异的化学稳定性和较强的机械性能。但这些聚烯烃隔膜的热尺寸稳定性和电解液湿润性较差，阻碍了锂离子传输效率的进一步提高。此外，不可降解的聚烯烃隔膜来源于石油基原料，不符合环境友好与可持续发展的大趋势。
[0003]生物质原料具有储量丰富，可降解，易获得等特点，是代替石油基原料的良好选择。目前，纤维素、壳聚糖、淀粉等生物质材料都被用于隔膜的制备，但是大多数生物质材料需要经过复杂的处理，或者其隔膜制备需要有机溶剂等，而且制备的生物质隔膜阻燃性能较差。

技术实现思路

[0004]针对
技术介绍
提出的问题，本专利技术的目的在于提出一种田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜的制备方法，制备过程绿色环保，制得的隔膜性能优异，离子导电率高，热稳定性与阻燃性能好，解决了现有使用生物质材料制备隔膜需要使用有机溶剂，不环保，且制得的隔膜阻燃性能差的问题。
[0005]本专利技术的另一目的在于提出上述田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜的制备方法制得的田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜，具有离子电导率高、热稳定性好、阻燃性能好的优点。
[0006]本专利技术的再一目的在于提出上述田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜在锂离子电池中的应用。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤(1)、将田菁胶溶解于水中，得到田菁胶溶液；将凹凸棒土在水中分散均匀，配制成凹凸棒土悬浮液；将柠檬酸与水混合配制成柠檬酸水溶液；将所述凹凸棒土悬浮液加入所述田菁胶溶液中，搅拌均匀，得到第一混合悬浮液；在第一混合悬浮液中加入所述柠檬酸水溶液，搅拌均匀，得到第二混合悬浮液；
[0010]其中，所述凹凸棒土占所述田菁胶与所述凹凸棒土总质量的65～85％；
[0011]步骤(2)、将步骤(1)得到的所述第二混合悬浮液倒入培养皿中流平，反应并干燥，然后烘干，得到田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜。
[0012]更进一步说明，所述凹凸棒土悬浮液的质量浓度为4～8wt％。
[0013]更进一步说明，所述凹凸棒土的目数为400～1500目。
[0014]更进一步说明，所述柠檬酸占所述田菁胶质量的0.5～1％。
[0015]更进一步说明，所述柠檬酸水溶液的质量浓度为1～10wt％。
[0016]更进一步说明，所述田菁胶溶液的浓度为0.005～0.03g/mL。
[0017]更进一步说明，所述步骤(2)中，反应并干燥的温度为30～50℃，反应并干燥的时间为5～12h。
[0018]更进一步说明，所述步骤(2)中，烘干的条件为：先在60～80℃下干燥10～15min，然后在50～80℃下真空干燥12～24h。
[0019]一种田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜，由所述的田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜的制备方法制备得到，所述田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜的厚度为50～150μm，孔隙率为50～72％，离子导电率＞1.0mS
·
cm
‑1，在160℃条件下2h的尺寸变化率＜0.1％，极限氧指数为30～40％。
[0020]一种所述的田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜在锂离子电池中的应用。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的实施例具有以下有益效果：
[0022]本专利技术取天然的田菁胶溶解于水中得到溶解均匀的田菁胶水溶液，然后混合天然的凹凸棒土与柠檬酸并搅拌均匀，再将分散均匀的悬浮液倒入塑料培养皿中流平后保温放置一段时间后烘干，即得绿色高性能的田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜，所用的原料天然绿色无毒，且制备过程的溶剂仅使用水，绿色环保。此外，利用纤维棒状的凹凸棒土为骨架，以田菁胶为粘合剂，并经柠檬酸交联增强，制备的隔膜性能优异，离子导电率高，热稳定性与阻燃性能好，解决了现有使用生物质材料制备隔膜需要使用有机溶剂，不环保，且制得的隔膜阻燃性能差的问题。
附图说明
[0023]图1是本专利技术对比例1制得的田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜的扫描电镜图。
具体实施方式
[0024]一种田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0025]步骤(1)、将田菁胶溶解于水中，得到田菁胶溶液；将凹凸棒土在水中分散均匀，配制成凹凸棒土悬浮液；将柠檬酸与水混合配制成柠檬酸水溶液；将所述凹凸棒土悬浮液加入所述田菁胶溶液中，搅拌均匀，得到第一混合悬浮液；在第一混合悬浮液中加入所述柠檬酸水溶液，搅拌均匀，得到第二混合悬浮液；
[0026]其中，所述凹凸棒土占所述田菁胶与所述凹凸棒土总质量的65～85％；
[0027]步骤(2)、将步骤(1)得到的所述第二混合悬浮液倒入培养皿中流平，反应并干燥，然后烘干，得到田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜。
[0028]本专利技术通过以田菁胶和凹凸棒土为主要原料，添加柠檬酸为助剂，然后用流延法铸膜，反应并干燥一段时间，最后烘干得到多孔隔膜，即所述的田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜。田菁胶作为一种天然的植物种子提取胶，具有较好的热稳定性和化学稳定性，田菁胶不溶于醇、醚、酯等有机溶剂，但是水可以作为它的良溶剂。特别是常温下，田菁胶能分散于冷水中，形成粘度很高的水溶胶溶液，可为粘结凹凸棒土提供良好的基础。凹凸棒土以凹凸棒石为主要组分，凹凸棒石呈纤维状或纤维集合状，不仅具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等特性，而且具有较好的长径比和丰富的内孔道，既可以形成多孔网络又具有阻燃作用。
因此，结合田菁胶与凹凸棒土两种天然材料，并利用绿色简单的工艺制备具有阻燃性能的锂离子电池隔膜具有良好的应用前景。
[0029]在本专利技术中，所述凹凸棒土占所述田菁胶与所述凹凸棒土总质量的65～85％，凹凸棒土的占比较多，本专利技术的锂离子电池隔膜是以凹凸棒土为主，田菁胶为“助剂”(也是主要成分)，凹凸棒土作为棒状或纤维状无机材料(不易燃)容易形成多孔网络，但是由于凹凸棒土是刚性材料，没有粘结力，难以形成有一定强度的柔性膜，需要以田菁胶作为粘结剂。凹凸棒土和田菁胶都含有大量的羟基，亲和性较好，但是在多孔的状态下强度仍需提高。柠檬酸作为助剂可以与羟基反应，加强田菁胶与田菁胶以及田菁胶与凹凸棒土之间的化学连接。如果田菁胶的占比太高，则获得的膜表观接近纯田菁胶膜，没有适合锂离子通过的孔道，不适合用于锂离子电池。如果田菁胶的占比太少，则对凹凸棒土的粘结不紧密，使得膜脆、易碎，制得的田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜无法使用。
[0030]本专利技术取天然的田菁胶溶解于水中得到溶解均匀的田菁胶水溶液，然后混合天然的凹凸棒土与柠檬酸并搅拌均匀，再将分散均匀的悬浮液倒入塑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)、将田菁胶溶解于水中，得到田菁胶溶液；将凹凸棒土在水中分散均匀，配制成凹凸棒土悬浮液；将柠檬酸与水混合配制成柠檬酸水溶液；将所述凹凸棒土悬浮液加入所述田菁胶溶液中，搅拌均匀，得到第一混合悬浮液；在第一混合悬浮液中加入所述柠檬酸水溶液，搅拌均匀，得到第二混合悬浮液；其中，所述凹凸棒土占所述田菁胶与所述凹凸棒土总质量的65～85％；步骤(2)、将步骤(1)得到的所述第二混合悬浮液倒入培养皿中流平，反应并干燥，然后烘干，得到田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜。2.根据权利要求1所述的田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述凹凸棒土悬浮液的质量浓度为4～8wt％。3.根据权利要求1所述的田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述凹凸棒土的目数为400～1500目。4.根据权利要求1所述的田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸占所述田菁胶质量的0.5～1％。5.根据权利要求1所述的田菁胶/凹凸棒土锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹洁，李峥嵘，
申请(专利权)人：广东炬盛新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：