一种锂离子电池用阻燃型隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及电池隔膜技术领域，具体为一种锂离子电池用阻燃型隔膜及其制备方法。所述阻燃型隔膜包括基膜和涂覆层；所述涂覆层中包括Mg(OH)2@LATP复合材料。所述Mg(OH)2@LATP复合材料的基本制备方法为：将硫酸镁粉体溶解在水中，得到硫酸镁溶液；加入磷酸钛铝锂，充分均质化；将其升温至65～75℃，滴加氨水，控制反应终点pH＝8～10，过滤、洗涤、干燥，得到Mg(OH)2@LATP复合材料。LATP复合材料。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池用阻燃型隔膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电池隔膜
，具体为一种锂离子电池用阻燃型隔膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为具有长循环寿命、高能量密度等优点的新型二次电池，应用范围不断在拓展，被大量应用在便携式电子装饰、储能设备和动力汽车中。然而，锂离子电池在安全性方面存在一个主要缺陷，即热失控问题。在过去几年中，由锂离子电池热失控引发的火灾、爆炸事件一直在增加；而导致热失控的主要原因是商业化的锂离子电池的易燃电解质和聚合物隔膜。其中，聚合物材料的低熔点和可燃性是一个严重的问题。在升高的温度下，聚合物膜隔膜会收缩和熔化，导致在过充电等条件下电极短路，从而导致热失控。
[0003]另一方面，电解质是锂离子电池的核心部分之一，电解质可以在正负极之间传导电流，起到了正负极之间沟通的桥梁的作用，不可缺少，而电解质也对电池的寿命、安全性能、放电性能等有着很大的影响。电解质也分为液态电解质和固态电解质，锂离子电池用电解质由液态向固态转变是大势所趋。目前电解质主要是无机盐电解质，无机盐电解质的能量密度较低，随着新能源行业的快速发展，其越来越无法满足动力电池高能量密度的需求。
[0004]因此，解决上述问题，研制出高能量密度的锂离子电池用阻燃型隔膜是行业内共同追求的目标。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池用阻燃型隔膜及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术针对现有技术中存在的能量密度低、安全性能差的技术缺陷，提供了一种锂离子电池用阻燃型隔膜及其制备方法；本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种锂离子电池用阻燃型隔膜，所述阻燃型隔膜包括基膜和涂覆层；所述涂覆层中包括Mg(OH)2@LATP复合材料。
[0008]较为优化地，所述Mg(OH)2@LATP复合材料的基本制备方法为：将硫酸镁粉体溶解在水中，得到硫酸镁溶液；加入磷酸钛铝锂，充分均质化；将其升温至65～75℃，滴加氨水，控制反应终点pH＝8～10，过滤、洗涤、干燥，得到Mg(OH)2@LATP复合材料。
[0009]较为优化地，所述Mg(OH)2@LATP复合材料的具体制备过程为：将硫酸镁粉体溶解在水中，得到220～240mL的浓度为1.80～1.90mol/L的硫酸镁溶液；加入3.3～3.4g的磷酸钛铝锂，搅拌1.5～2小时，超声分散4～6小时；将其升温至65～75℃，以35～45mL/min的速率滴加浓度为1.8～2.2mol/L的氨水，控制反应终点pH＝8～10，过滤、洗涤、干燥，得到Mg(OH)2@LATP复合材料。
[0010]较为优化地，所述涂覆层包括以下组分：按重量分数计，25～35％的Mg(OH)2@LATP
复合材料、0.1％～1％的分散剂、2～8％的增稠剂、2％～16％的粘结剂、0.1～0.8％的润湿剂、0.05～0.55％的消泡剂，其余为水。
[0011]较为优化地，所述分散剂为脂肪族酰胺类；所述增稠剂为羟甲基纤维素钠类；所述粘结剂为聚丙烯酸类、所述润湿剂为炔醇类、所述消泡剂为聚醚型消泡剂。
[0012]较为优化地，所述基膜为聚烯烃隔膜。
[0013]较为优化地，包括以下步骤：将含有Mg(OH)2@LATP复合材料的涂覆浆料均匀涂覆在基膜上，作为涂覆层；烘干收卷，得到阻燃型隔膜。
[0014]较为优化地，涂覆浆料的制备过程为：将分散剂、Mg(OH)2@LATP复合材料依次加入水中，预混30～180min，转速为100～1200rpm；加入增稠剂继续搅拌20～80min，转速为300～700rpm；加入粘结剂继续搅拌30～120min，转速为550～800rpm；加入润湿剂、消泡剂搅拌10～60min，转速为100～600rpm；过滤除铁，得到含有Mg(OH)2@LATP复合材料的涂覆浆料。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0016]方案中制备了Mg(OH)2@LATP复合材料(Mg(OH)2包覆的磷酸钛铝锂复合材料)，将其涂覆于基膜表面，有效提高阻燃性，增强锂离子传输性，从而提高能量密度。
[0017]其中，(1)Mg(OH)2@LATP复合材料中含有的LATP具有良好的低燃性、耐高温性能；同时其具有高结构稳定性、高热稳定性、低爆炸危险性，可以大大提高锂离子电池的安全性能。另外，陶瓷材料电导率低，陶瓷隔膜应用在锂离子电池中时需要添加大量电解液，而LATP具有较高的锂离子导电性，可以提高锂离子的传输效率，选用LATP作为涂覆材料应用于锂电池隔膜中时，可以大大减少电解液的用量，进而大幅度提高电池的安全性能以及能量密度。
[0018]其中，(2)Mg(OH)2@LATP复合材料中含有的Mg(OH)2成分，其具有优异阻燃性，阻燃作用来源于Mg(OH)2的结晶水受热分解吸热即形成的炭化层。当温度升高到分解温度，Mg(OH)2分解释放水蒸气，吸收潜热，冲淡了燃烧物表面附近氧气和可燃气体的浓度，使表面燃烧难以进行；而表面形成的炭化层阻止氧气和热量的进入，同时其分解生成的氧化镁还是良好的耐火材料，具有良好的耐高温和导热性能，可提高材料抵抗明火的能力。
具体实施方式
[0019]下面将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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]以下实施例中，需要说明的是，本专利技术所有涉及的原料的购买厂家没有任何特殊的限制示例性地包括：所述分散剂为乙烯基双硬脂酰胺；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠(型号CMC
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100000，由上海长光企业发展有限公司提供)；所述粘结剂为聚丙烯酸类(型号BYK
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LPC22346，由毕克化学有限公司提供)；所述润湿剂为炔醇类(型号Surfynol
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465，由北京凯米特科技发展有限公司提供)；所述消泡剂为聚氧乙烯醚(型号OP
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6，购自广州佳韵化工有限公司)。
[0021]实施例1：一种锂离子电池用阻燃型隔膜的制备方法：步骤1：将硫酸镁粉体溶解在超纯水中，制备出230ml浓度为1.88mol/L的硫酸镁溶液，随后在不断搅拌的条件下，将
3.35g的磷酸钛铝锂(LATP)加入到硫酸镁溶液中，继续磁力搅拌1.5小时，然后进行超声分散5小时，接下来将其升温到70℃后，以40mL/min的流量加入2mol/L的氨水，控制反应终点pH值为9.5，过滤沉淀物，并将沉淀物采用无水乙醇和超纯水充分洗涤，洗涤后真空干燥48小时，干燥后，即得Mg(OH)2@LATP复合材料；
[0022]步骤2：按质量分数，将0.75％的分散剂，25％的上述制备的Mg(OH)2@LATP复合材料，在超纯水预混120min，转速为1200rpm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用阻燃型隔膜，其特征在于：所述阻燃型隔膜包括基膜和涂覆层；所述涂覆层中包括Mg(OH)2@LATP复合材料。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用阻燃型隔膜，其特征在于：所述Mg(OH)2@LATP复合材料的基本制备方法为：将硫酸镁粉体溶解在水中，得到硫酸镁溶液；加入磷酸钛铝锂，充分均质化；将其升温至65～75℃，滴加氨水，控制反应终点pH＝8～10，过滤、洗涤、干燥，得到Mg(OH)2@LATP复合材料。3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池用阻燃型隔膜，其特征在于：所述Mg(OH)2@LATP复合材料的具体制备过程为：将硫酸镁粉体溶解在水中，得到220～240mL的浓度为1.80～1.90mol/L的硫酸镁溶液；加入3.3～3.4g的磷酸钛铝锂，搅拌1.5～2小时，超声分散4～6小时；将其升温至65～75℃，以35～45mL/min的速率滴加浓度为1.8～2.2mol/L的氨水，控制反应终点pH＝8～10，过滤、洗涤、干燥，得到Mg(OH)2@LATP复合材料。4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用阻燃型隔膜，其特征在于：所述涂覆层包括以下组分：按重量分数计，25～35％的Mg(OH)2@LATP复合材料、0.1％～1％的分散...

【专利技术属性】
技术研发人员：李帆，张立斌，赵海玉，
申请(专利权)人：江苏厚生新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：