【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池隔膜，具体涉及一种具有改性陶瓷涂层的锂离子电池隔膜。
技术介绍
1、锂离子电池具有比能量高、循环寿命长、无记忆效应等优点，被广泛应用于新能源汽车、航天和军工等众多领域。隔膜作为锂离子电池的重要组成部分，在正负极之间起着电子绝缘作用，同时保证离子的自由移动，隔膜虽不直接参与电池的电化学反应，但其结构和性能对电池循环寿命、安全性、能量密度和功率密度等方面起着重要作用。
2、目前常用隔膜如聚乙烯隔膜存在熔点低（130℃）、高温下收缩率高、与电解液润湿性差等问题，现有技术通过在聚乙烯隔膜表面涂覆耐热陶瓷颗粒被认为是一种成本可控、易规模化生产的有效策略。其中纳米氧化铝作为锂离子电池隔膜涂层材料常用无机陶瓷颗粒，具有高的热稳定性及化学惰性，且具有优异的耐高温性能，可以大幅提高锂离子电池的安全性，另外其可以中和电解液中游离的 hf，提升电池的使用寿命等优点。陶瓷隔膜表面致密的纳米氧化铝涂层能够改善电解液的润湿性，但致密的纳米氧化铝涂层和纳米氧化铝的绝缘性会影响锂离子的传输，使隔膜透气性变差、离子电导率降低，影响电池性能，同时隔膜的热稳定性有待进一步提升。
技术实现思路
1、为解决上述
技术介绍
中提到的不足，本专利技术的目的在于提供一种具有改性陶瓷涂层的锂离子电池隔膜，通过添加改性陶瓷复合材料使制备得到的隔膜具有优异的电解液浸润性，且热收缩率较低，其热稳定性较好，同时透气性高且具有较好的拉伸强度以及离子电导率。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案
3、一种具有改性陶瓷涂层的锂离子电池隔膜，包括基膜和改性陶瓷涂层，所述改性陶瓷涂层设置在所述基膜的至少一侧表面上，所述改性陶瓷涂层包括以下重量份原料：改性陶瓷复合材料40~70份、粘结剂5~20份、分散剂0.5~5份；所述改性陶瓷复合材料为偶联剂改性纳米氧化铝接枝羧基化埃洛石纳米管并吸附多巴胺制备得到的改性陶瓷复合材料。
4、优选地，所述基膜为聚丙烯基膜、聚乙烯基膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合膜中的一种；所述粘结剂为聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸酯中的一种或多种组合；所述分散剂为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚乙二醇、羟乙基纤维素中的一种或多种组合。
5、优选地，所述改性陶瓷复合材料的制备方法包括以下步骤：
6、a、取无水乙醇加入10wt%柠檬酸溶液，调节ph为3-4，加入γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷搅拌混合3~5min，然后静置0.5~1h后加入纳米氧化铝，置于75~90℃下搅拌1~5h，冷却至室温后经抽滤、洗涤、干燥、研磨，得到偶联剂改性纳米氧化铝；
7、b、取偶联剂改性纳米氧化铝和羧基化埃洛石纳米管，加入n,n-二甲基甲酰胺并进行超声处理，然后加入三乙胺，置于110~125℃油浴中并通氮气搅拌反应6~8h，待反应液冷却至室温，进行减压蒸馏、洗涤、抽滤、干燥，得到陶瓷复合材料。
8、c、取陶瓷复合材料于tris-hcl缓冲液中超声分散，然后加入盐酸多巴胺搅拌反应6~12h，反应完成后经离心、过滤、洗涤、干燥，得到改性陶瓷复合材料。
9、优选地，所述步骤a中无水乙醇、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和纳米氧化铝的添加比为25ml：0.4~1.2ml：1~5g。
10、优选地，所述步骤b中偶联剂改性米氧化铝和羧基化埃洛石纳米管的质量比为1：0.4~0.8g。
11、优选地，所述步骤c中tris-hcl缓冲液浓度为5~10mmol/l，ph为8.5；所述陶瓷复合材料和盐酸多巴胺的质量比为2~8：0.1~0.5。
12、优选地，所述步骤b中羧基化埃洛石纳米管的制备方法包括以下步骤：
13、b1、取γ-氨丙基三乙氧基硅烷、无水乙醇和去离子水，室温下搅拌水解1~2h，然后加入埃洛石纳米管并超声分散，置于75~90℃下回流反应12~24h，反应完成后真空抽滤烘干，并以乙醇作溶剂索氏提取后再烘干，得到氨基化埃洛石纳米管；
14、b2、取氨基化埃洛石纳米管和丁二酸酐，加入n,n-二甲基甲酰胺超声分散，置于25~50℃下搅拌反应12~24h，反应完成后真空抽滤烘干，并以乙醇作溶剂索氏提取后再烘干，得到羧基化埃洛石纳米管。
15、优选地，所述步骤b1中γ-氨丙基三乙氧基硅烷、无水乙醇、去离子水和埃洛石纳米管的添加比为8~15ml：90~180ml：25~45ml：2~5g。
16、优选地，所述步骤b2中氨基化埃洛石纳米管和丁二酸酐的质量比为1~2.5：0.5~3。
17、优选地，所述锂离子电池隔膜的制备方法包括以下步骤：
18、（1）按重量份称取各原料，将粘结剂溶解于n-甲基吡咯烷酮中，加入改性陶瓷复合材料和分散剂，混合分散于球磨罐中，得到复合陶瓷涂层浆料；
19、（2）将所述复合陶瓷涂层浆料涂覆在所述基膜的一侧表面上，烘干收卷，制备得到锂离子电池隔膜。
20、本专利技术的有益效果：
21、本专利技术利用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷对纳米氧化铝进行改性，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷一端的羟基与纳米氧化铝表面的羟基发生缩合反应，降低了纳米氧化铝表面活性，避免纳米氧化铝团聚，提高纳米氧化铝在陶瓷涂层浆料中的均匀性，同时本专利技术利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷为改性剂，制备氨基化的埃洛石纳米管，然后通过加入丁二酸酐获得羧基化埃洛石纳米管，利用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷另一端的环氧基和羧基化埃洛石纳米管表面的羧基发生开环反应，通过γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的桥联作用将埃洛石纳米管接枝在纳米氧化铝表面得到陶瓷复合材料，另外添加的多巴胺可在碱性条件下被氧化自聚合形成聚多巴胺，聚多巴胺具有很强的黏附性，可吸附在陶瓷复合材料表面得到改性陶瓷复合材料。
22、本专利技术利用改性陶瓷复合材料涂覆基膜得到三维多孔复合涂层，改性陶瓷复合材料中高长径比的埃洛石纳米管管状骨架可增大纳米氧化铝粒子之间的间隙，有助于构建良好的气体传输通道，改善隔膜透气性，有利于锂离子的传输以及电解液在陶瓷隔膜中的存储保留，使隔膜电解液润湿性得到提升，同时纳米氧化铝颗粒接枝在埃洛石纳米管骨架间以保证涂层良好的耐热性，而且埃洛石纳米管内正外负的电荷表面有利于促进锂盐解离，添加的多巴胺吸附在埃洛石纳米管表面，并通过自身聚合反应形成致密的聚多巴胺层，聚多巴胺层中丰富的极性官能团如-nh2、c=o、-oh等与锂离子之间存在极强的极性作用力，可以加强与极性电解液之间的亲和力，有利于形成快速的离子迁移通道，促进锂离子均匀传输和锂盐的解离，提高了隔膜的离子电导率。
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1.一种具有改性陶瓷涂层的锂离子电池隔膜，其特征在于，包括基膜和改性陶瓷涂层，所述改性陶瓷涂层设置在所述基膜的至少一侧表面上，所述改性陶瓷涂层包括以下重量份原料：改性陶瓷复合材料40~70份、粘结剂5~20份、分散剂0.5~5份；所述改性陶瓷复合材料为偶联剂改性纳米氧化铝接枝羧基化埃洛石纳米管并吸附多巴胺制备得到的改性陶瓷复合材料。
2.根据权利要求1所述的具有改性陶瓷涂层的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述基膜为聚丙烯基膜、聚乙烯基膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合膜中的一种；所述粘结剂为聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸酯中的一种或多种组合；所述分散剂为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚乙二醇、羟乙基纤维素中的一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的具有改性陶瓷涂层的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述改性陶瓷复合材料的制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的具有改性陶瓷涂层的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述步骤A中无水乙醇、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和纳米氧化铝的添加比为25mL：0.4~1.2mL：1~5g。
5.根
6.根据权利要求3所述的具有改性陶瓷涂层的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述步骤C中Tris-HCl缓冲液浓度为5~10mmol/L，pH为8.5；所述陶瓷复合材料和盐酸多巴胺的质量比为2~8：0.1~0.5。
7.根据权利要求3所述的具有改性陶瓷涂层的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述步骤B中羧基化埃洛石纳米管的制备方法包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的具有改性陶瓷涂层的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述步骤B1中γ-氨丙基三乙氧基硅烷、无水乙醇、去离子水和埃洛石纳米管的添加比为8~15mL：90~180mL：25~45mL：2~5g。
9.根据权利要求7所述的具有改性陶瓷涂层的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述步骤B2中氨基化埃洛石纳米管和丁二酸酐的质量比为1~2.5：0.5~3。
10.根据权利要求1-9任一项所述的具有改性陶瓷涂层的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述锂离子电池隔膜的制备方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种具有改性陶瓷涂层的锂离子电池隔膜，其特征在于，包括基膜和改性陶瓷涂层，所述改性陶瓷涂层设置在所述基膜的至少一侧表面上，所述改性陶瓷涂层包括以下重量份原料：改性陶瓷复合材料40~70份、粘结剂5~20份、分散剂0.5~5份；所述改性陶瓷复合材料为偶联剂改性纳米氧化铝接枝羧基化埃洛石纳米管并吸附多巴胺制备得到的改性陶瓷复合材料。
2.根据权利要求1所述的具有改性陶瓷涂层的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述基膜为聚丙烯基膜、聚乙烯基膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合膜中的一种；所述粘结剂为聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸酯中的一种或多种组合；所述分散剂为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚乙二醇、羟乙基纤维素中的一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的具有改性陶瓷涂层的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述改性陶瓷复合材料的制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的具有改性陶瓷涂层的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述步骤a中无水乙醇、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和纳米氧化铝的添加比为25ml：0.4~1.2ml：1~5g。
5.根据权利要求3所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：王永明，
申请(专利权)人：上海永铭电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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