一种制造技术

本发明专利技术涉及锂电池领域，具体为一种

【技术实现步骤摘要】
一种MOF涂层自生长隔膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂电池
，具体为一种
MOF
涂层自生长隔膜及其制备方法
。

技术介绍

[0002]目前商业化的电池隔膜主要是聚烯烃隔膜和陶瓷涂覆隔膜，但是随着电池技术的发展，聚烯烃隔膜的电解液浸润性差的问题，已经严重影响到了电池的注液时间，进而加大了电池的生产制造成本，同时因为电解液的浸润不好导致了电芯的内阻增大，电芯循环寿命降低
。
[0003]现在陶瓷隔膜的涂层厚度已经无法在降低，这也限制了电芯体积能量密度的进一步提高，与现在提升能量密度的技术路线相违背
。
而且现在的陶瓷隔膜，大量使用粘结剂进行粘结，导致了涂层脱落的风险，脱落到电芯体系里，存在着不可预估的风险
。
因此，聚烯烃隔膜的应用得到了广泛的关注
。
为了进一步提高涂层与聚烯烃隔膜之间的粘附效果，同时提高聚烯烃隔膜的使用安全性能，需要对涂层研发改性
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种
MOF
涂层自生长隔膜及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题
。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种
MOF
涂层自生长隔膜及其制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1：
[0007]S1
：将壳聚糖
、
植酸钠溶于去离子水中，用稀盐酸调节溶液
pH
为2～3，搅拌得到壳聚糖
‑
植酸钠溶液；
[0008]S2
：将盐酸多巴胺和去离子混合，搅拌均匀得到盐酸多巴胺溶液；
[0009]S3
：将壳聚糖
‑
植酸钠溶液和盐酸多巴胺溶液混合，磁力搅拌得到混合溶液；将基膜浸泡在碱性溶液中1～
2h
后干燥，将处理后的基膜在双氧水中浸泡1～
2h
，去离子水清洗
、
干燥后，将基膜置于混合溶液中，在
40
～
50℃
中保温3～
4h
，加入京尼平反应后，将基膜取出
、
干燥得到聚多巴胺
‑
壳聚糖改性基膜；
[0010]步骤2：
[0011]将聚多巴胺
‑
壳聚糖改性基膜浸泡在锆金属源溶液中，取出后使用甲醇溶液清洗
30
～
60s
；再用浸泡在有机配体溶液中，甲醇溶液清洗
30
～
60s
；循环浸泡后干燥得到
Zr
‑
MOF
自生长的隔膜
。
[0012]进一步的，
S1
中，壳聚糖
‑
植酸钠溶液中，各组分用量，按重量份数计，2～3份壳聚糖
、2
～3份植酸钠
、100
份去离子水
。
[0013]进一步的，
S2
中，盐酸多巴胺溶液中，各组分含量，按重量份数计，3～5份盐酸多巴胺
、80
～
100
份去离子水
。
[0014]进一步的，
S3
中，混合溶液中，壳聚糖和盐酸多巴胺的质量比为
(2.4
～
2.7)
：
(8.3
～
8.6)。
[0015]进一步的，
S3
中，京尼平的用量为壳聚糖用量的3～
5wt.
％
。
[0016]进一步的，步骤2中，锆金属源溶液浓度为
30
～
40mM
；浸泡时间为
120
～
180s。
[0017]进一步的，步骤2中，锆金属源溶液为四氯化锆溶液
、
八水合二氯氧化锆中的任一种
。
[0018]进一步的，步骤2中，有机配体溶液浓度为
50
～
60mM
；浸泡时间为
120
～
180s。
[0019]进一步的，步骤2中，有机配体溶液为4，4‑
联苯二甲酸溶液
、2,5
‑
二羟基对苯二甲酸溶液
、2
‑
氨基对苯二甲酸溶液中的任一种
。
[0020]进一步的，步骤2中，甲醇清洗时间为
30
～
60s。
[0021]进一步的，步骤2中，循环浸泡次数为
10
～
100
次
。
[0022]进一步的，步骤2中，
MOF
生长层厚度为
10
～
100nm。
[0023]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：第一，因为
MOF
的多孔性，具有极强的吸液能力，可以储存大量的电解液，解决了基膜浸润性差的问题；第二，因为是
MOF
自生长到基膜表面的，所以厚度基本没有增长，有利于电芯体积能量密度的提高；第三，本专利技术将基膜浸泡在聚多巴胺和壳聚糖的混合溶液中，使得壳聚糖和聚多巴胺在基膜表面聚合成膜，由于
MOF
材料是通过化学键的形式分布在基膜的表面，阻止了隔膜的收缩，且进一步提高了
MOF
层与基膜的剥离强度，此外在混合溶液中加入了具有阻燃效果的植酸钠，因此隔膜的阻燃性能也得到了提升；第四，聚多巴胺本身具有较强的粘附效果，在基膜表面聚合后，避免了粘结剂的大量使用，同时需要说明的是，需要对混合溶液中的壳聚糖和盐酸多巴胺用量进行限定，由于壳聚糖与植酸钠之间存在静电吸附作用，当壳聚糖含量过低时，吸附的植酸钠较少，阻燃效果较差，而当壳聚糖含量过高时，聚多巴胺
‑
壳聚糖膜因为表面吸附较多的植酸钠导致对
MOF
的粘附效果降低，因此较为优选地，在混合溶液中，需要将壳聚糖和盐酸多巴胺的质量比控制在
(2.4
～
2.7)
：
(8.3
～
8.6)。
具体实施方式
[0024]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
。
[0025]本专利技术中所用材料及其来源：实施例1～8中基膜由本公司自制，制备方法参考专利
CN202010339196.2
，所述聚烯烃隔膜材料为聚乙烯，厚度为9μ
m
；对比例3中的陶瓷涂覆隔膜来自北科新材料科技有限公司，涂层厚度为
1.5...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
MOF
涂层自生长隔膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将基膜浸泡在碱性溶液中1～
2h
后干燥，将处理后的基膜在双氧水中浸泡1～
2h
，去离子水清洗后得到表面功能化基膜，将壳聚糖
、
植酸钠和盐酸多巴胺的混合溶液对表面功能化基膜进行改性，得到聚多巴胺
‑
壳聚糖改性基膜；步骤2：将聚多巴胺
‑
壳聚糖改性基膜浸泡在锆金属源溶液中
120
～
180s
，取出后使用甲醇溶液清洗
30
～
60s
；再用浸泡在有机配体溶液中
120
～
180s
，甲醇溶液清洗
30
～
60s
；循环浸泡后干燥得到
Zr
‑
MOF
自生长的隔膜
。2.
根据权利要求1所述的一种
MOF
涂层自生长隔膜的制备方法，其特征在于：步骤1中，聚多巴胺
‑
壳聚糖改性基膜的制备方法，包括以下步骤：
S1
：将壳聚糖
、
植酸钠溶于去离子水中，用稀盐酸调节溶液
pH
为2～3，搅拌得到壳聚糖
‑
植酸钠溶液；
S2
：将盐酸多巴胺和去离子混合，搅拌均匀得到盐酸多巴胺溶液；
S3
：将壳聚糖
‑
植酸钠溶液和盐酸多巴胺溶液混合，磁力搅拌得到混合溶液；将表面功能化基膜置于混合溶液中，在
40
～
50℃
中保温3～
4h
，加入京尼平反应后，将基膜取出
、
干燥得到聚多巴胺
‑
壳聚糖改性基膜
。3.
根据权利要求1所述的一种
MOF
涂层自生长隔膜的制备方法，其特征在于：
S1
中，壳聚糖
‑
植酸钠溶液中，各组分用量，按重量份数计，2～3份壳聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学虎，高宇，赵海玉，
申请(专利权)人：江苏厚生新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：