一种钠制造技术

本发明专利技术公开了一种钠

【技术实现步骤摘要】
一种钠、锂电池隔膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及钠
、
锂电池隔膜
，具体而言，涉及一种钠
、
锂电池隔膜及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]钠离子电池具有与锂离子电池相似的性能优点，虽然能量密度略低，但是成本大大减小，被认为是某些锂电市场的替代品
。
目前钠离子电池还处于前期开发阶段，正极原材料电性能和制备技术还未成熟，无论是层状氧化物正极，还是聚阴离子正极，其在全电池的循环中，都会出现大量过渡金属离子的溶出
。
尤其，层状氧化物类正极和硬碳负极还具有容易吸水的特点，若在电池生产制程中未能控制好环境湿度或未能将极片水分烘烤至标准以下（例如＜
200ppm
），电池体系中残留的水分会和电解液反应生产氢氟酸，溶解正极的过渡金属离子，造成电池性能的恶化
。
[0003]目前行业内常规的电池隔膜都是采用聚烯烃材料，如聚丙烯
PP、
聚乙烯
PE
材料制成，这两种材料成膜性好，空隙率和通孔度较佳，价格便宜适合工业量产
。
但是使用上述的隔膜作为电池隔膜，无法捕获溶出的过渡金属离子，过渡金属离子沉积在负极，组装得到的钠电池的电池首圈充放电效率较低
。
[0004]鉴于此，提出本专利技术
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种钠
、
锂电池隔膜及其制备方法和应用
。
[0006]本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的
。
[0007]本专利技术提供一种钠
、
锂电池隔膜，该钠
、
锂电池隔膜为聚丙烯
~
聚丙烯酸共混隔膜，其以聚丙烯
~
马来酸酐共聚物为增溶剂，将聚丙烯和聚丙烯酸经共混流延得到基膜，再将基膜进行退火后，再进行冷拉
、
热拉和热定型获得，其中，制备过程中的各工序温度
≤250℃
，聚丙烯：聚丙烯酸：增溶剂的质量比为
85~95:4~10:1~5。
[0008]本专利技术还提供一种上述钠
、
锂电池隔膜的制备方法，包括：以聚丙烯
~
马来酸酐共聚物为增溶剂，将聚丙烯和聚丙烯酸共混流延得到基膜，再将基膜进行退火后，再进行冷拉
、
热拉和热定型，形成聚丙烯
~
聚丙烯酸共混隔膜
。
[0009]本专利技术还提供一种钠
、
锂电池，该钠
、
锂电池包括上述的钠
、
锂电池隔膜
。
[0010]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供一种钠
、
锂电池隔膜及其制备方法和应用，本专利技术提供的钠
、
锂电池隔膜为聚丙烯
~
聚丙烯酸共混隔膜，其以聚丙烯
~
马来酸酐共聚物为增溶剂，将聚丙烯和聚丙烯酸经共混流延得到基膜，再将基膜进行退火后，再进行冷拉
、
热拉和热定型获得，其中，制备过程中的各工序温度
≤250℃
，聚丙烯：聚丙烯酸：增溶剂的质量比为
85~95:4~10:1~5。
上述聚丙烯
~
聚丙烯酸共混隔膜应用于电池系统中，隔膜中的聚丙烯酸可以通过配位作用捕
捉电池系统中溶出的过渡金属离子，阻止溶出的过渡金属离子进入负极破坏
SEI
膜结构，从而保护
SEI
膜，进而提高电池首圈充放电效率
。
具体实施方式
[0011]为使本专利技术实施例的目的
、
技术方案和优点更加清楚，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
。
实施例中未注明具体条件者，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
。
[0012]下面对本专利技术实施例提供的一种钠
、
锂电池隔膜及其制备方法和应用进行具体说明
。
[0013]第一方面，本专利技术实施例提供一种钠
、
锂电池隔膜，该钠
、
锂电池隔膜为聚丙烯
~
聚丙烯酸共混隔膜，其以聚丙烯
~
马来酸酐共聚物为增溶剂，将聚丙烯和聚丙烯酸经共混流延得到基膜，再将基膜进行退火后，再进行冷拉
、
热拉和热定型获得，其中，制备过程中的各工序温度
≤250℃
，聚丙烯：聚丙烯酸：增溶剂的质量比为
85~95:4~10:1~5。
[0014]钠离子电池在制作过程中，电池系统不可避免会引入微量水分，电池在化成和循环过程中，微量水和六氟磷酸钠反应形成的氢氟酸，会溶解正极中的过渡金属元素，如镍
、
铁
、
锰等
。
在我们关于层状氧化物体系研发过程中，从软包电池中拆解得到的负极片测试
ICP
结果显示负极片表面沉积过渡金属的量较多，其中铁元素的量是镍和锰元素的量两倍还多，表面铁元素的溶出是影响钠离子电池循环充放电效率的主要因素
。
[0015]目前对隔膜的改性方法大多为在隔膜表面涂覆功能涂层，通过涂层中特有物质，达到吸附溶出的过渡金属离子的效果
。
本专利技术实施例提供的钠
、
锂电池隔膜，则是从隔膜本体入手，在增溶剂存在下，通过熔融共混的手段将聚丙烯与聚丙烯酸共混形成聚丙烯
~
聚丙烯酸共混隔膜，其中，增溶剂为聚丙烯
~
马来酸酐共聚物，是一种双亲共聚物，其两端分别亲聚丙烯和聚丙烯酸，因此增加上述的增溶剂可以提高聚丙烯和聚丙烯酸的相容性；聚丙烯作为基体，可以使隔膜具有良好的机械强度
、
化学稳定性和热稳定性；而隔膜中少量聚丙烯酸上的羧基能够吸附溶出的过渡金属离子如铁离子，防止溶出的过渡金属进入
SEI
膜，从而保护
SEI
膜结构
。
同时，隔膜在制备过程中，由于聚丙烯酸在高温下容易分解，制备过程中的各工序温度不得高于
250℃
，控制聚丙烯：聚丙烯酸：增溶剂的质量比为
85~95:4~10:1~5
，可使聚丙烯基体发挥较佳的机械力学稳定性，其中的聚丙烯酸能够有效的吸附溶出的过渡金属离子，聚丙烯酸在隔膜中的占比不宜过多，过多会导致隔膜吸水
。
[0016]相比于在基膜上涂布涂层而言，通常需要使用粘结剂将涂层与基膜粘合，粘结不充分，电池在高温工况下或长循环后，隔膜可能会发生分层行为，本专利技术实施例提供的上述隔膜为一体式隔膜，不会出现分层或脱落的问题
。
且相比涂覆涂层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钠
、
锂电池隔膜，其特征在于，所述钠
、
锂电池隔膜为聚丙烯
~
聚丙烯酸共混隔膜，其以聚丙烯
~
马来酸酐共聚物为增溶剂，将聚丙烯和聚丙烯酸经共混流延得到基膜，再将所述基膜进行退火后，再进行冷拉
、
热拉和热定型获得，其中，制备过程中的各工序温度
≤250℃
，聚丙烯：聚丙烯酸：增溶剂的质量比为
85~95:4~10:1~5。2.
根据权利要求1所述的钠
、
锂电池隔膜，其特征在于，所述增溶剂通过以下方法获得：以马来酸酐
、
聚丙烯为原料，将马来酸酐
、
聚丙烯和引发剂混合后，加入适量溶剂进行溶解得到混合溶液，油浴加热引发反应，得到聚丙烯
~
马来酸酐共聚物，其中：所述引发剂为过氧化苯甲酰，马来酸酐
、
聚丙烯和过氧化苯甲酰的质量比为
85~95
：
5~15
：
0.01~0.3
；所述溶剂为甲苯，所述混合溶液的固含量为
1.5%~5%
；所述油浴加热的反应温度为
100℃~130℃
，时间为
4h~16h
；反应结束后，使用丙酮洗涤所述聚丙烯
~
马来酸酐共聚物，再真空干燥，得到所述增溶剂
。3.
根据权利要求1所述的钠
、
锂电池隔膜，其特征在于，所述钠
、
锂电池隔膜通过以下方法制备得到：将聚丙烯
、
聚丙烯酸和增溶剂按比例混合后进行熔融共混挤出，经冷却
、
造粒
、
干燥，得到共混料，将共混料进行烘干
、
流延，得到基膜，将基膜退火后，再进行冷拉
、
热拉和热定型，即得，其中：熔融共混挤出在双螺杆挤出机中进行，挤出温度为
150℃~250℃
，螺杆转速为
200rpm~400rpm
；流延在流延机中进行，流延辊温度为
60℃~100℃
；所述聚丙烯
、
聚丙烯酸和增溶剂在使用前，进行烘干处理
。4.
根据权利要求1所述的钠
、
锂电池隔膜，其特征在于，所述基膜退火温度为
100℃~150℃
；冷拉温度为
40℃~120℃
，冷拉倍率为
0.2~0.5
；热拉温度为
130℃~160℃
，热拉倍率为
0.8~1.5
，以及热定型温度为
110℃~160℃。5.
一种根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：马磊，杨亦双，王健，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：