【技术实现步骤摘要】
本申请涉及钠离子电池隔膜，更具体地说，它涉及一种钠离子电池用隔离膜及其制备方法。
技术介绍
1、目前，钠离子电池凭借钠储量丰富、低成本以及与锂离子电池相似的充放电机理迅速成为人们研究的热点。钠离子电池主要由正极、负极、隔离膜、电解液等四部分及其它附件构成。作为钠离子电池内部的关键组件，隔离膜能够隔绝电池正负极，储存电解液以供钠离子的自由传输，对电池的电化学性能起着重要的作用。
2、钠离子电池隔离膜主要分为三种：玻璃纤维滤纸、有机聚合物无纺布、聚烯烃复合隔膜。玻璃纤维滤纸是一种无机材料制备成的纤维状非纺滤纸，拉伸强度较低，且较为昂贵，不适合大规模使用。聚烯烃复合隔膜是通过将有机或无机材料和商业化聚烯烃隔膜复合在一起制得，整体厚度较薄，适用于高安全和高功率电池，缺点是润湿性和热稳定性较差。
3、对此，技术人员为了提升聚烯烃复合隔膜的润湿性能，采用粘结剂将无机材料如二氧化硅、二氧化钛、氧化铝等无机材料涂覆在聚烯烃隔膜表面，利用无机材料大的表面能使得隔膜的润湿性能得到提升。又如采用改性的方式在聚烯烃隔膜上引入亲水性基团，从而提升隔膜对电解液润湿效果。
4、上述提升聚烯烃隔膜润湿性能的方法，虽然在一定程度上提升了润湿性能，但对于高性能钠离子电池的需求来讲仍有不小的差距，因此如何进一步提升聚烯烃隔膜的润湿性能是亟待解决的技术难题。
技术实现思路
1、为了进一步提升聚烯烃复合隔膜的润湿性能，本申请提供一种钠离子电池用隔离膜及其制备方法。
2、第一方
3、一种钠离子电池用隔离膜的制备方法，包括如下步骤：
4、s1：按重量份计，取100-120份去离子水、8-15份海泡石、1-3份羟基磷灰石、1.2-1.75份烷基季铵盐混合均匀制得前驱液；将35-50份甲基丙烯酸月桂酯、3-5份1,4-丁二醇二丙烯酸酯、0.5-1份偶氮二异丁腈混合均匀制得中间液；
5、s2：向前驱液内加入中间液混合均匀，前驱液与中间液的体积比为(1-1.2):1，然后升温至85℃，不断搅拌下反应5-8h，用乙醇洗涤后真空干燥，研磨、筛分后得到界面材料；
6、s3：称取20-35gpvdf粉末、5-10g界面材料、150-200g1-甲基-2-吡咯烷酮混合均匀制得基液；取10-20g卡波姆、3-5g聚丙烯酰胺、1-3g甲基丙烯酸缩水甘油酯、2-3g二甲基亚砜、50-80g蒸馏水混合均匀制得封闭液；
7、s4：将基液与封闭液按质量比(0.5-1):1置于反应釜内，高速剪切分散后得到涂覆液；取聚丙烯腈无纺布在氢氧化钠溶液内浸泡1-2h，然后转移至氨水溶液中浸泡5-20min，取出后洗涤干燥得到基膜；
8、s5：将基膜浸泡至涂覆液内，浸泡过程中进行超声处理，待完全浸润后取出，用热的无水乙醇溶液洗涤，然后放入恒温干燥箱内干燥，在基膜表面形成涂覆层即得。
9、通过采用上述技术方案，首先在水环境下，海泡石和羟基磷灰石在烷基季铵盐的协助下形成稳定的泡沫体系，然后将前驱液与中间液混合均匀后，甲基丙烯酸月桂酯在泡沫体系的水泡界面处形成吸附，在偶氮二异丁腈的引发作用和1,4-丁二醇二丙烯酸酯的交联作用下进行界面聚合，干燥研磨后形成具有多孔核壳结构的界面材料。
10、将界面材料、pvdf、1-甲基-2-吡咯烷酮混合形成具有粘附性能的基液，然后基液与封闭液剪切分散后得到的涂覆液在基膜表面形成涂覆层，此时涂覆层的结构是以封闭液形成的凝胶骨架为主体、基液形成的球形微纳颗粒为分散点组成的复合结构，若干个相邻球形微纳颗粒之间构筑了毛细结构的传递通道，可以产生毛细管效应促进电解液在隔离膜内部快速传递，起到很好的导液作用，从而获得较佳的吸液能力和浸润性能。
11、另外，对基膜浸泡处理过程中还进行超声处理，在超声作用下，涂覆层内的球形微纳颗粒按照粒径大小不同进行排列，具体是以基膜两侧表面为起点，朝向外侧由小变大逐渐过渡，构筑的传递通道是先大后小，这样可以在隔离膜内外产生自泵效应，促进电解液以更快的导液速度在隔离膜内外传递，进一步提升隔离膜的润湿性能和电化学性能。
12、优选的，所述步骤s1中，烷基季铵盐为十六烷基氯化铵、十二烷基氯化铵、双十烷基二甲基氯化铵中的一种或多种。
13、进一步优选的，所述步骤s1中，烷基季铵盐由十六烷基氯化铵、十二烷基氯化铵按质量比1:0.2组成。
14、通过采用上述技术方案，优化和调整烷基季铵盐的种类配比，获得更加稳定的泡沫体系，有利于形成均匀的球形微纳颗粒，构筑更加稳定均匀的传递通道，进一步提升隔离膜的润湿性能。
15、优选的，所述步骤s1中，海泡石的平均长度为0.5-1.5μm。
16、通过采用上述技术方案，试验和筛选海泡石的平均长度，调整泡沫体系内泡沫的大小，从而调整球形微纳颗粒的粒径分布状态，有利于构建均匀稳定的毛细结构的传递通道。
17、优选的，所述步骤s2中，界面材料的粒径分布为：粒径区间为［10，20）μm的界面材料占比60%，粒径区间为（20-50］μm的界面材料占比40%。
18、通过采用上述技术方案，优化和调整界面材料的粒径分布，提升传递通道的毛细传导作用，进一步改善隔离膜的润湿性能。
19、优选的，所述步骤s5中，超声处理是在120w，40khz条件下处理5min。
20、通过采用上述技术方案，优化和调整超声处理功率，可以改善球形微纳颗粒在涂覆层内的排列状态，从而获得导液速度更快的传递通道。
21、优选的，所述步骤s4中，氢氧化钠溶液的浓度为1.5-2mol/l。
22、优选的，所述步骤s4中，氨水的浓度为15-20%。
23、通过采用上述技术方案，试验和筛选氢氧化钠溶液和氨水的浓度，调整基膜上腈基改性的程度，从而提升基膜与涂覆层之间的结合力。
24、优选的，所述步骤s5中，基膜表面形成的涂覆层的厚度为30-50μm。
25、通过采用上述技术方案，优化和调整基膜表面涂覆膜的厚度，平衡隔离膜的浸润效果和导液效果，获得更好的电化学性能。
26、第二方面，本申请提供一种钠离子电池用隔离膜，采用上述的制备方法制得。
27、综上所述，本申请具有以下有益效果：
28、1、本申请采用聚丙烯腈无纺布作为基膜，然后在基膜两侧表面涂覆形成涂覆层，并在涂覆层内构筑具有毛细结构的传递通道，利用毛细虹吸效应促进电解液在隔离膜内外的导液速度，大大提升了隔离膜的浸润性能和电化学性能。并且通过超声处理改善球形微纳颗粒在涂覆层内的排列状态，获得更好的导液效果和浸润效果。
29、2、本申请中优化和调整烷基季铵盐的种类组成、海泡石的平均长度、界面材料的粒径分布以及超声处理工艺，获得更加均匀、稳定的传递通道，进一步提升隔离膜的润湿性能和电化学性能。
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1.一种钠离子电池用隔离膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池用隔离膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，烷基季铵盐为十六烷基氯化铵、十二烷基氯化铵、双十烷基二甲基氯化铵中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种钠离子电池用隔离膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，烷基季铵盐由十六烷基氯化铵、十二烷基氯化铵按质量比1:0.2组成。
4.根据权利要求1所述的一种钠离子电池用隔离膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，海泡石的平均长度为0.5-1.5μm。
5.根据权利要求1所述的一种钠离子电池用隔离膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，界面材料的粒径分布为：粒径区间为［10，20）μm的界面材料占比60%，粒径区间为（20-50］μm的界面材料占比40%。
6.根据权利要求1所述的一种钠离子电池用隔离膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，超声处理是在120W，40kHz条件下处理5min。
7.根据权利要求1所述的一种钠离子电池用隔离膜的制备方法，
8.根据权利要求1所述的一种钠离子电池用隔离膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，氨水的浓度为15-20%。
9.根据权利要求1所述的一种钠离子电池用隔离膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，基膜表面形成的涂覆层的厚度为30-50μm。
10.一种钠离子电池用隔离膜，其特征在于，采用如权利要求1-9任一所述的制备方法制得。
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池用隔离膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池用隔离膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，烷基季铵盐为十六烷基氯化铵、十二烷基氯化铵、双十烷基二甲基氯化铵中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种钠离子电池用隔离膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，烷基季铵盐由十六烷基氯化铵、十二烷基氯化铵按质量比1:0.2组成。
4.根据权利要求1所述的一种钠离子电池用隔离膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，海泡石的平均长度为0.5-1.5μm。
5.根据权利要求1所述的一种钠离子电池用隔离膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，界面材料的粒径分布为：粒径区间为［10，20）μm的界面材料占比60%...
【专利技术属性】
技术研发人员：付殿方，郑战忠，付泽华，付潇禾，
申请(专利权)人：新乡华锐锂电新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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