用于钠离子电池的涂布隔膜及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开一种用于钠离子电池的涂布隔膜及其制备工艺，涉及电池隔膜技术领域

【技术实现步骤摘要】
用于钠离子电池的涂布隔膜及其制备工艺


[0001]本专利技术属于电池隔膜
，具体涉及用于钠离子电池的涂布隔膜及其制备工艺
。

技术介绍

[0002]钠离子电池的结构和工作原理与锂离子电池基本相同，也主要由正极
、
负极
、
隔膜
、
电解液和集流体组成，正负极之间由隔膜隔开以防止短路，电解液负责充放电的时候离子在正负极之间的传导，集流体则起到收集和传输电子的作用
。
钠离子电池的工作原理为：充电时，
Na
+
从正极脱出，经过电解液传导进入到负极，使正极处于高电势的贫钠态，负极处于低电势的富钠态
。
同时，有相同带电量的电子通过外电路从负极流入到正极以保持电荷的平衡
。
放电过程则与充电过程完全相反，
Na
+
从负极脱嵌，经由电解液穿过隔膜重回正极材料中，电子则通过外电路从正极流回到负极
。
[0003]目前，商用化的隔膜主要是聚烯烃类的聚合物隔膜，包括
PE、PP
以及两者的复合隔膜，存在热稳定性差
、
吸液保液性差
、
孔隙率偏小的缺点
。
授权公告号
CN108417760B
的专利技术专利公开了一种钠
/
钠离子电池无纺布隔膜及其制备方法
。
无纺布隔膜由无序排列的改性醋酸纤维素的纤维构成，纤维直径在
0.05
>‑5μ
m
之间，无纺布隔膜厚度在5‑
300
μ
m
之间，机械性好，对电解液良好的润湿性能
。
具体制备方法：首先配置醋酸纤维素溶液，通过静电纺丝制备醋酸纤维素隔膜，然后利用碱性溶液对其进行改性，通过调节醋酸纤维素隔膜上乙酰基的数量，从而使得改性醋酸纤维素隔膜既可以稳定存在于钠
/
钠离子电池电解液中，起到隔绝电池正负极的作用，又使得改性醋酸纤维素隔膜对电解液有优异的润湿性能
。
但是研究发现，现有技术中涂布有陶瓷涂层的钠离子电池隔膜，无法将静电纺丝技术与涂层材料结合以兼具良好的耐腐蚀性
、
润湿性能和耐热性能
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种用于钠离子电池的涂布隔膜及其制备工艺，用于解决现有技术中涂布有陶瓷涂层的钠离子电池隔膜，无法将静电纺丝技术与涂层材料结合以兼具良好的耐腐蚀性
、
润湿性能和耐热性能的技术问题
。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]本专利技术提供了一种用于钠离子电池的涂布隔膜，包括隔膜基体层以及涂覆于隔膜基体层一侧表面的高孔隙绝缘涂层，隔膜基体层通过耐热润湿纺丝液经静电纺丝得到，高孔隙绝缘涂层通过在隔膜基体层表面涂覆高孔隙绝缘涂层料后干燥得到；其中，隔膜基体层的厚度为
20
～
50
μ
m
，高孔隙绝缘涂层的厚度为2～
10
μ
m。
[0007]作为本专利技术进一步优选的方案，所述耐热润湿纺丝液的制备方法包括以下步骤：
[0008]步骤一，将
1,3,5
‑
三乙炔基苯
、2,4,6
‑
三氟苯胺
、
碘化亚铜和四
(
三苯基膦
)
钯加入配备机械搅拌器
、
恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，氮气气氛下除气
20min
；恒压滴液漏斗先后滴加三乙胺和甲苯，滴加完毕后升温至
80℃
，机械搅拌反应
68
～
72
小时，冷却至室温，先后
使用二氯甲烷
、
丙酮
、
蒸馏水洗涤，洗涤液在
60
～
70℃
下减压浓缩，浓缩物在
80℃
下干燥至恒重得到隔热凝胶化合物；
[0009]步骤二，将隔热凝胶化合物切割成粒径
5mm
的片状物，浸泡入饱和过硫酸铵溶液中，搅拌2～3天，蒸馏水洗涤至中性后得到中性液；将硫铝酸钙置于
10
～
20wt
％的氢氧化钠溶液中，
120
～
140℃
搅拌反应，得到混合碱液，中性液与混合碱液按照质量比5～8：1混合均匀，静置
24
小时，
90
～
110℃
干燥至恒重得到改性耐热复合材料；
[0010]步骤三，将改性耐热复合材料浸渍于1‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐内，
70
～
80℃
烘干得到耐热润湿纺丝液
。
[0011]作为本专利技术进一步优选的方案，所述
1,3,5
‑
三乙炔基苯与
2,4,6
‑
三氟苯胺
、
碘化亚铜
、
四
(
三苯基膦
)
钯
、
三乙胺
、
甲苯的用量比为
3mol
：
1.5mol
：
40g
：
130g
：
10L
：
8L
；饱和过硫酸铵溶液的用量为隔热凝胶化合物质量的
10
～
20
倍，氢氧化钠溶液的用量为硫铝酸钙质量的8～
12
倍；1‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐的用量为改性耐热复合材料质量的8～
10
倍
。
[0012]作为本专利技术进一步优选的方案，所述高孔隙绝缘涂层料的制备方法包括以下步骤：
[0013]步骤一，将磷酸锆粉末
、
碳化硅粉末和纳米硅粉按照质量比5～8：1～2：3～5：
0.2
～
0.4
混合均匀，再加入碳酸氢铵
、PEG
‑
2000
，混合均匀得到多孔陶瓷混合料；
[0014]步骤二，将多孔陶瓷混合料在
20
～
30MPa
的压力下模压成型，再经过
200
～
250MPa
的冷静压处理后得到成型胚料；成型胚料置于烧结炉内，升温至
260℃
并保温加热2小时，升温至
560℃
并保温加热2小时，升温至
1320℃
并在氮气气氛下保温烧结3～5小时，自然冷却至室温，得到烧结陶瓷料；
[0015]步骤三，将烧结陶瓷料与乙醇
、
磷酸二氢铝按照质量比3：7：
0.1<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
用于钠离子电池的涂布隔膜，其特征在于，包括隔膜基体层以及涂覆于隔膜基体层一侧表面的高孔隙绝缘涂层，隔膜基体层通过耐热润湿纺丝液经静电纺丝得到，高孔隙绝缘涂层通过在隔膜基体层表面涂覆高孔隙绝缘涂层料后干燥得到；其中，隔膜基体层的厚度为
20
～
50
μ
m
，高孔隙绝缘涂层的厚度为2～
10
μ
m。2.
根据权利要求1所述的用于钠离子电池的涂布隔膜，其特征在于，所述耐热润湿纺丝液的制备方法包括以下步骤：步骤一，将
1,3,5
‑
三乙炔基苯
、2,4,6
‑
三氟苯胺
、
碘化亚铜和四
(
三苯基膦
)
钯加入配备机械搅拌器
、
恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，氮气气氛下除气
20min
；恒压滴液漏斗先后滴加三乙胺和甲苯，滴加完毕后升温至
80℃
，机械搅拌反应
68
～
72
小时，冷却至室温，先后使用二氯甲烷
、
丙酮
、
蒸馏水洗涤，洗涤液在
60
～
70℃
下减压浓缩，浓缩物在
80℃
下干燥至恒重得到隔热凝胶化合物；步骤二，将隔热凝胶化合物切割成粒径
5mm
的片状物，浸泡入饱和过硫酸铵溶液中，搅拌2～3天，蒸馏水洗涤至中性后得到中性液；将硫铝酸钙置于
10
～
20wt
％的氢氧化钠溶液中，
120
～
140℃
搅拌反应，得到混合碱液，中性液与混合碱液按照质量比5～8：1混合均匀，静置
24
小时，
90
～
110℃
干燥至恒重得到改性耐热复合材料；步骤三，将改性耐热复合材料浸渍于1‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐内，
70
～
80℃
烘干得到耐热润湿纺丝液
。3.
根据权利要求2所述的用于钠离子电池的涂布隔膜，其特征在于，所述
1,3,5
‑
三乙炔基苯与
2,4,6
‑
三氟苯胺
、
碘化亚铜
、
四
(
三苯基膦
)
钯
、
三乙胺
、
甲苯的用量比为
3mol
：
1.5mol
：
40g
：
130g
：
10L
：
8L
；饱和过硫酸铵...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹嘉逸，邹伟民，康书文，管国志，
申请(专利权)人：江苏传艺钠离子电池研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：