复合电池隔膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种复合电池隔膜及其制备方法和应用，涉及电池技术领域

【技术实现步骤摘要】
复合电池隔膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电池
，尤其是涉及一种复合电池隔膜及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]钠离子电池是以层状氧化物（如镍铁锰氧化物和铜铁锰氧化物为主）材料
、
普鲁士蓝类似物（如铁基普鲁士白等）材料
、
聚阴离子（如硫酸铁钠
、
磷酸铁钠等）作为正极，碳材料（如硬碳
、
软碳）作为负极的电池，主要以酯类和醚类作为溶剂，加入
Na
+
金属盐（如氟钠盐
、
硼钠盐和高氯酸盐等）电解质以及多种添加剂（如成膜类
、
阻燃类和过充保护类等），形成电解液
。
虽然钠离子电池具有低温性能好
、
成本低廉
、
安全性高和循环寿命较长等优点，但是其能量密度与锂离子电池相比仍存在差距
。
因此，在保证电池安全性的前提下，提高钠离子电池的能量密度成为了较为棘手的难题
。
然而，在较高的能量密度下，钠枝晶的生长更为猛烈，存在电池急速的短路风险，这将严重阻碍钠离子电池的应用
。
其中，隔膜作为电池中的关键部件，同时作为储存电解液和阻挡枝晶的重要手段备受科研工作者的关注
。
[0003]目前的常用隔膜（如聚乙烯
、
聚丙烯和玻璃纤维等）及其改性方法
、
电池体系仍有待改进空间
。
聚烯烃隔膜存在非常明显的缺点，比如，薄膜耐热性和耐穿刺强度性低，隔膜热收缩和穿刺将造成电池正负极接触
、
燃烧
、
爆炸的安全问题
。
玻璃纤维隔膜虽然耐热和吸液能力优异，但是也是存在体积较厚
、
孔隙较大等缺点
。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一目的在于提供一种复合电池隔膜，以解决上述问题中的至少一种
。
[0006]本专利技术的第二目的在于提供上述复合电池隔膜的制备方法
。
[0007]本专利技术的第三目的在于提供上述复合电池隔膜在钠离子电池中的应用
。
[0008]本专利技术的第四目的在于提供一种钠离子电池
。
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种复合电池隔膜，包括玻璃纤维隔膜；所述玻璃纤维隔膜的孔隙中填充有纤维素和陶瓷材料；所述纤维素和陶瓷材料的质量比为6：（
12
‑
20
）
。
[0010]作为进一步技术方案，所述纤维素和陶瓷材料的质量比为6：
16。
[0011]作为进一步技术方案，所述陶瓷材料为氧化锆和氧化硅；所述氧化锆和氧化硅的质量比为（9‑7）：（1‑3）
。
[0012]作为进一步技术方案，所述陶瓷材料包括氧化锆
、
氧化硅
、
氧化钛或氧化铝中的至少一种
。
[0013]第二方面，本专利技术提供了上述复合电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
a. 将纤维素和陶瓷材料粉末溶解于碱性溶液中，获得纤维素
@
陶瓷材料溶液；
b. 将玻璃纤维隔膜浸入所述纤维素
@
陶瓷材料溶液中，然后将浸泡后的玻璃纤维隔膜进行酸处理，使得纤维素析出，再经过洗涤和干燥后制备得到复合电池隔膜
。
[0014]作为进一步技术方案，所述碱性溶液包括氢氧化钠溶液；所述碱性溶液中含有质量占比为
5%
‑
15%
的尿素
。
[0015]作为进一步技术方案，在真空环境下，将玻璃纤维隔膜浸入所述纤维素
@
陶瓷材料溶液中；将玻璃纤维隔膜浸入所述纤维素
@
陶瓷材料溶液的时间为3‑
10min。
[0016]作为进一步技术方案，所述酸处理为将浸泡后的玻璃纤维隔膜浸入酸性溶液中；所述酸性溶液的
pH
为2‑3；所述酸性溶液中含有质量占比为
1%
‑
4%
的硫酸钠；所述酸性溶液包括硫酸溶液
。
[0017]作为进一步技术方案，在真空环境下，将浸泡后的玻璃纤维隔膜浸入酸性溶液中
。
[0018]第三方面，本专利技术提供了上述复合电池隔膜在钠离子电池中的应用
。
[0019]第四方面，本专利技术提供了一种钠离子电池，所述钠离子电池包括上述复合电池隔膜
。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的复合电池隔膜，通过在玻璃纤维隔膜中填充纤维素以弥补其孔隙较大的缺点，通过填充陶瓷材料以弥补微小孔隙，使得玻璃纤维隔膜具有更好的孔隙率
、
抗穿刺性以及电场均匀性，用于制备钠离子电池有助于提升电池安全性和循环寿命的效果
。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0022]图1为本专利技术实施例1复合电池隔膜的制备流程；图2为实施例1提供的复合电池隔膜的
SEM
图
。
具体实施方式
[0023]下面将结合实施方式和实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施方式和实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围
。
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
。
未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行
。
所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品
。
[0024]枝晶：中文名枝蔓晶体，外文名
dendritic crystal
，详细解释指枝蔓晶体（枝晶）是以典型的多枝树状形式发展的晶体
。
树枝状晶体生长是非常普遍的，并且通过窗口上的雪花形成和霜状图案来说明
。
树枝状结晶形成自然分形图案
。
[0025]陶瓷材料：外文名
ceramic material
，详细解释指用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料
。
它具有高熔点
、
高硬度
、
高耐磨性
、
耐氧化等优点
。
可用作结构材料
、
刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种复合电池隔膜，其特征在于，包括玻璃纤维隔膜；所述玻璃纤维隔膜的孔隙中填充有纤维素和陶瓷材料；所述纤维素和陶瓷材料的质量比为6：（
12
‑
20
）；所述陶瓷材料为氧化锆和氧化硅；所述氧化锆和氧化硅的质量比为（9‑7）：（1‑3）
。2.
权利要求1所述复合电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a. 将纤维素和陶瓷材料粉末溶解于碱性溶液中，获得纤维素
@
陶瓷材料溶液；
b. 将玻璃纤维隔膜浸入所述纤维素
@
陶瓷材料溶液中，然后将浸泡后的玻璃纤维隔膜进行酸处理，使得纤维素析出，再经过洗涤和干燥后制备得到复合电池隔膜
。3.
根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碱性溶液包括氢氧化钠溶液；所述碱性溶液中含有质量占比为
5%
‑
15%
的尿素
。4.
根据权利要求2所述的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：周世昊，李享，张伟清，杨庆亨，
申请(专利权)人：江苏中兴派能电池有限公司，
类型：发明
国别省市：