一种复合隔膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种复合隔膜及其制备方法和应用

【技术实现步骤摘要】
一种复合隔膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种复合隔膜及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]尽管锂电池早在
1991
年就已经成功的商业化，但是对于目前现有的锂电池，其安全性和循环稳定性还需要进一步提高
。
过渡金属溶解是影响锂离子电池循环寿命的核心因素之一
。
完整的过渡金属溶解过程包括：从正极溶出
‑‑
进入电解液
‑‑
沉积到负极三个步骤
。
[0003]现有技术中，在正极侧，作为正极表面演化的重要组成，过渡金属溶出和表面失氧与重构
、
电解液分解与
CEI
形成和颗粒破裂等正极失效过程息息相关
。
在负极侧，沉积的过渡金属会持续催化电解液分解形成
SEI
，这不仅消耗了用于电化学循环的活性锂离子，同时持续增长的
SEI
还大大增加了电池的阻抗
。
甚至，过渡金属离子会进入到石墨负极片层，导致石墨层状结构的破坏
。
因此，如何提供一种能使锂离子透过，且能截留过渡金属，实现一价
/
二价阳离子的高选择性分离的隔膜，已成为目前亟待解决的技术问题
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种复合隔膜及其制备方法和应用
。
本专利技术中通过氨基哌嗪类化合物
(
式
I
化合物
)
和酰氯化合物
(
式
II
化合物
)
反应，在基膜表面设置一层聚合物功能层，以此复合隔膜制备得到的锂离子电池具有优异的循环性能
。
[0005]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种复合隔膜，所述复合隔膜包括基膜和包覆基膜的聚合物功能层；
[0007]所述聚合物功能层的制备原料包括氨基哌嗪类化合物和酰氯化合物
。
[0008]本专利技术中通过氨基哌嗪类化合物和酰氯化合物的反应，在基膜表面形成一层表面荷正电的聚合物功能层，通过表面荷正电的聚合物功能层的设计，可有效实现一价
/
二价阳离子的高选择性分离
。
荷正电的隔膜表面具有一定的正电性，依据静电排斥的作用，隔膜对二价阳离子
(
过渡金属离子，如
Mn
2+
)
的排斥力要明显高于一价阳离子
(Li
+
)。
因此，可以使得一价锂离子更容易透过隔膜靠近负极，并同时截留过渡金属
(
例如
Mn
2+
)
，以减少过渡金属
(
例如
Mn
2+
)
溶出而导致的电池循环性能下降，进而制备得到循环性能优异的锂离子电池
。
[0009]以下作为本专利技术的优选技术方案，但不作为对本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的目的和有益效果
。
[0010]作为本专利技术的优选技术方案，所述氨基哌嗪类化合物具有如下式
I
所示结构：
[0011][0012]其中，
m、n
各自独立地表示1～6的整数，例如可以是
1、2、3、4、5
或
6。
[0013]优选地，所述式
I
化合物选自化合物
I
‑1～化合物
I
‑6中的任意一种：
[0014][0015][0016]作为本专利技术的优选技术方案，所述酰氯化合物具有如下式
II
所示结构：
[0017][0018]其中，
x、y、z
各自独立地表示0～6的整数，例如可以是
0、1、2、3、4、5
或
6。
[0019]优选地，所述式
II
化合物选自化合物
II
‑0～化合物
II
‑6中的任意一种：
[0020][0021]本专利技术中，通过具有特定结构的式
I
化合物和特定结构的式
II
化合物间的反应，制
备得到了性能优异的聚合物功能层，使得一价锂离子更容易透过隔膜靠近负极，并同时截留过渡金属
(
例如
Mn
2+
)
，以减少过渡金属
(
例如
Mn
2+
)
溶出而导致的电池循环性能下降
。
若式
I
化合物中亚烷基链
(
‑
C
n
H
2n
‑
/
‑
C
m
H
2m
‑
)
过长
(
即
n
或
m
为大于7的整数
)
或者式
II
化合物中亚烷基链
(
‑
C
x
H
2x
‑
/
‑
C
y
H
2y
‑
/
‑
C
z
H
2z
‑
)
过长
(
即
x、y、z
为大于7的整数
),
使得式
I
化合物或者式
II
化合物中反应基团的质量占比较低，制备得到的复合隔膜性能较差
。
[0022]本专利技术中，进一步通过特定结构的化合物
I
‑1～化合物
I
‑6和特定结构的化合物
II
‑0～化合物
II
‑6的反应，进一步提高了聚合物功能层的性能，进一步降低了过渡金属
(
例如
Mn
2+
)
溶出量，提高了电池的循环性能
。
[0023]作为本专利技术的优选技术方案，所述基膜包括
PP
多孔基膜
、PE
多孔基膜
。
[0024]需要说明的是，本专利技术中，对于基膜的厚度及孔隙率没有任何特殊的限制，本领域常用厚度
、
常用孔隙率的基膜均适用
。
[0025]优选地，所述聚合物功能层的厚度为0～5μ
m
，，且不为0，例如可以是
0.1
μ
m、0.5
μ
m、1
μ
m、1.5
μ
m、2
μ
m、2.5<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种复合隔膜，其特征在于，所述复合隔膜包括基膜和包覆基膜的聚合物功能层；所述聚合物功能层的制备原料包括氨基哌嗪类化合物和酰氯化合物
。2.
根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于，所述氨基哌嗪类化合物具有如下式
I
所示结构：其中，
m、n
各自独立地表示1～6的整数；优选地，所述式
I
化合物选自化合物
I
‑1～化合物
I
‑6中的任意一种：
3.
根据权利要求1或2所述的复合隔膜，其特征在于，所述酰氯化合物具有如下式
II
所示结构：优选地，所述式
II
化合物选自化合物
II
‑0～化合物
II
‑6中的任意一种：其中，
x、y、z
各自独立地表示0～6的整数；优选地，所述式
II
化合物选自化合物
II
‑0～化合物
II
‑6中的任意一种：
4.
根据权利要求1‑3任一项所述的复合隔膜，其特征在于，所述基膜包括
PP
多孔基膜
、PE
多孔基膜；优选地，所述聚合物功能层的厚度为0～5μ
m
，且不为
0。5.
一种如权利要求1‑4任一项所述的复合隔膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)
将基膜浸入氨基哌嗪类化合物溶液后，取出，干燥，得到基膜
A
；
(2)
将基膜
A
浸入酰氯化合物溶液后，取出，干燥，得到复合隔膜
。6.
根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述氨基哌嗪类化合物溶液的溶剂包括水；优选地，所述氨基哌嗪类化合物溶液中，所述氨基哌嗪类化合物的浓度为
0.9
～
2.0wt
％；优选地，步骤
(1)
所述浸入的时间为
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘心同，胡建伟，邱呈雨，桂娇康，田轶文，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：