耐高温高性能锂电池隔膜材料制备方法及锂电池隔膜材料技术

本发明专利技术提出一种耐高温高性能锂电池隔膜材料制备方法及锂电池隔膜材料，以MOF材料为主体制备隔膜，步骤如下：用水热法合成MOF材料，在溶剂中使金属离子与有机配体结合产生MOF颗粒；将粘结剂均匀分散于溶剂中，加入MOF颗粒搅拌均匀得到分散液；将分散液均匀涂布在玻璃板上，干燥后取下即得到耐高温隔膜通过水热法制备MOF材料，再加入粘结剂等，制备MOF膜，可以在提升锂电池使用性能的同时，大大提升其耐高温性能，使其在安全性方面得到提升。使其在安全性方面得到提升。使其在安全性方面得到提升。

【技术实现步骤摘要】
耐高温高性能锂电池隔膜材料制备方法及锂电池隔膜材料


[0001]本专利技术属于锂电池
，尤其涉及一种耐高温高性能锂电池隔膜材料制备方法及锂电池隔膜材料。
技术背景
[0002]锂离子电池广泛存在于当今社会的各类产品中，从手机、电脑到电动汽车和军工等，锂离子电池都扮演者重要角色。随着社会的发展和生活水平的提高，人们除了对锂离子电池的能量密度、循环寿命等性能有着越来越高的要求，安全性也越来越引起人们的高度关注。锂离子电池由于能量密度很高，很容易由于热失控导致不安全行为的产生，锂离子电池在过充时，正极材料脱锂，导致结构发生变化，或者正极材料直接放出氧，致使电解液中的溶剂发生强烈氧化；负极表面固体电解质界面SEI膜的分解，负极析出的金属锂与电解液的反应，这些过程放出的热量如果积累可能会引发热失控。所以，在复杂的工况和意外事件中，锂离子电池常常会过热起火，对人民群众的生命财产安全造成巨大威胁。在绝大部分商用电池中，隔膜都是必不可少的组成部分。隔膜主要起着阻止正负电极直接接触、防止电池短路、传输离子的作用，是保障电池安全并影响电池性能的关键材料。虽然电池隔膜并不直接参与电池的电化学反应，但其性能却影响电池的界面结构、内阻等性质，进而影响电池的能量密度、循环寿命和倍率等性能。而当今主流材质的隔膜耐高温性较差，因此，开发一种既能提升电池使用性能又能提升电池安全性能的隔膜材料，对于锂电池行业的发展具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提出一种耐高温高性能锂电池隔膜材料制备方法及锂电池隔膜材，可以在提升锂电池使用性能的同时，大大提升其耐高温性能，使其在安全性方面得到提升。
[0004]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：提供一种耐高温高性能锂电池隔膜材料制备方法，以MOF材料为主体制备隔膜，步骤如下：
[0005]用水热法合成MOF材料，在溶剂中使金属离子与有机配体结合产生MOF颗粒；
[0006]将粘结剂均匀分散于剂中，加入MOF颗粒搅拌均匀得到分散液；
[0007]将分散液均匀涂布在玻璃板上，干燥后取下即得到耐高温隔膜。
[0008]可选的，用于制备MOF材料的金属元素为Zn、Cu、Al、Fe，Co中的一种。
[0009]可选的，用于制作MOF材料的有机配体为均苯三甲酸、对苯二甲酸、对苯二乙酸、2，6
‑
萘二甲酸、4，4
’‑
联苯二甲酸中的一种。
[0010]可选的，用于制作MOF材料的溶剂为水、乙醇、甲醇、乙二醇、异丙醇、甘油、苯中的一种或几种。
[0011]可选的，用于制作MOF材料的水热反应温度为120、160、200℃中的一种。
[0012]可选的，用于制作MOF材料的水热反应时间为9、11、13、15h中的一种。
[0013]可选的，所述粘结剂为聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯、丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯晴、酚醛树脂、环氧树脂、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠中的一种。
[0014]可选的，所述制备隔膜的MOF材料与粘结剂质量比为9：1；4：1；3：1；2：1；1：1中的一种。
[0015]本专利技术使用磷酸铁锂做正极，锂做负极进行电池性能测试。
[0016]可选的粘结剂：聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯，丁苯橡胶，聚丙烯酸，聚丙烯晴，酚醛树脂，环氧树脂，CMC等。
[0017]可选的MOF材料与粘结剂质量比：9：1；4：1；3：1；2：1；1：1。
[0018]可选的，所述用导电碳材料构建该结构的方式为喷涂、挤出涂布、辊涂、刮刀涂布、辊涂转移涂布中的一种。
[0019]通过以上技术方案可知，本专利技术以高温稳定的MOF材料为主体结构制备了耐高温隔膜，为使用其的电池带来了一系列益处：(1)隔膜的热稳定性提升，使得电池在高温下的安全性能与循环性能获得提升；(2)隔膜对电解液的润湿性增强，提高了电池的离子电导率；(3)隔膜所需电解液的量减少，从而降低了电池的成本，提高电池的能量密度。
附图说明
[0020]图1为使用本专利技术新型隔膜材料与对比例1在不同温度下形变示意图；
[0021]图2为实施例1和对比例1在0.2C，室温测试条件下的电池能量密度和循环性能图；
[0022]图3为实施例1在0.5C，120℃测试条件下的电池能量密度和循环性能图；
[0023]图4为实施例1在0.5C，120℃测试条件下的电池充放电曲线图；
[0024]图5为实施例1在1C，120℃测试条件下的电池充放电曲线图。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术的上述和其它目的、特征及优点能更明显展示，下面特举本专利技术实施例做详细说明，但并不作为对专利技术做任何限制的依据。
[0026]本专利技术思路为：用水热法合成MOF材料，在溶剂中使金属离子与有机配体结合产生MOF颗粒；将粘结剂均匀分散于剂中，加入MOF颗粒搅拌均匀得到分散液；将分散液均匀涂布涂布在玻璃板上，干燥后取下即得到耐高温隔膜。实施例1：
[0027](1)MOF材料的制备：将1.65g九水合硝酸铝(Al(NO3)3
·
9H2O，98％)溶解在30mL去离子水中，将0.92g均苯三甲酸(C9H6O6，99％)溶解在30mL无水乙醇中，完全溶解后将两溶液混合并搅拌30min，然后转入100mL有TPFE内衬的反应釜，在160℃下反应11h。反应完成后通过离心收集产物，并依次用去离子水和无水乙醇清洗几次。最后，在120℃下真空干燥24小时以获得白色粉末状MIL
‑
96(Al)。
[0028](2)MOF膜的制备：将聚偏氟乙烯(PVDF)溶解在10mLNMP中形成均匀胶体，然后加入3倍质量的MIL
‑
96(Al)并快速搅拌6h获得粘性浆料，再将浆料均匀涂布在玻璃板上，并在80℃下干燥2小时。
[0029](3)电化学性能测试：为验证专利技术效果，将本专利技术制备成2032扣式电池进行电化学性能测试。化学性能测试项目包括倍率性能，循环性能，交流阻抗测试等。具体2032扣式电池的制作如下：将磷酸铁锂正极材料与导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按照8：1：1的比例混合，
加入一定量N
‑
甲基吡咯烷酮作为溶剂通过机械搅拌形成浆料，在90℃下真空干燥12小时，随后涂布于铝箔上，用锂片作为负极，使用Al金属制作的MOF隔膜，2MLiPF6碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)混合溶剂(体积比EC:DEC＝1:1)作为电解液，组装成扣式电池。对照组按照同样条件组装电池，但隔膜替换为PP隔膜。
[0030]实施例2：
[0031]以Fe元素为金属源，均苯三甲酸作为有机配体，无水乙醇为溶剂，水热法(水热时间11h，水热温度160℃)制备MOF颗粒，按照与聚偏氟乙烯粘结剂2:1的质量比，制备出隔膜材料。
[0032]实施例3：
[0033]以Zn元素为金属源，对苯二乙酸作为有机配体，无水乙醇为溶剂，水热法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温高性能锂电池隔膜材料的制备方法，其特征在于，以MOF材料为主体制备隔膜，步骤如下：用水热法合成MOF材料，在溶剂中使金属离子与有机配体结合产生MOF颗粒；将粘结剂均匀分散于溶剂中，加入MOF颗粒搅拌均匀得到分散液；将分散液均匀涂布涂布在玻璃板上，干燥后取下即得到耐高温隔膜。2.如权利要求1所述的耐高温高性能锂电池隔膜材料的制备方法，其特征在于：用于制备MOF材料的金属元素为Al、Fe、Zn、Cu、Co中的一种。3.如权利要求1所述的一种耐高温高性能锂电池隔膜材料的制备方法，其特征在于：用于制作MOF材料用的有机配体为均苯三甲酸、对苯二甲酸、对苯二乙酸、2，6
‑
萘二甲酸、4，4
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联苯二甲酸中的一种。4.如权利要求1所述的一种耐高温高性能锂电池隔膜材料的制备方法，其特征在于：用于制作MOF材料用的溶剂为水、无水乙醇、甲醇、乙二醇、异丙醇、甘油、苯...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雄豪，
申请(专利权)人：成都江德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：