石墨烯-聚酰亚胺复合锂离子电池隔膜及其制备方法技术

技术编号:45433002 阅读:27 留言:0更新日期:2025-06-04 19:13
本发明专利技术提供了一种复合锂离子电池隔膜,由稀土掺杂石墨烯与聚酰亚胺构成。本发明专利技术解决了现有复合锂离子电池隔膜在导电性、枝晶抑制及长期极端条件下使用的稳定性等方面不足的问题,实现了能够保持高离子电导率、机械强度、热稳定性和枝晶抑制的锂离子电池隔膜的制备。经实验验证,本发明专利技术所得硝酸铈掺杂石墨烯‑聚酰亚胺复合锂离子电池隔膜的离子电导率0.5‑1.8 mS/cm;机械强度50‑79 MPa;热稳定性中热收缩率≤5%‑12%(150℃/1h);枝晶抑制测试的循环寿命>80‑200次(1mA/cm²)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂电池,具体是一种硝酸铈掺杂石墨烯-聚酰亚胺复合锂离子电池隔膜。


技术介绍

1、锂子电池隔膜是锂离子电池的关键组件之一,位于正极和负极之间。它的主要作用是防止正负极直接接触而发生短路,同时允许锂离子在充放电过程中自由通过,保证电池的正常电化学循环。从微观层面看,隔膜具有大量的微孔结构,这些微孔的尺寸、分布和连通性等特性对于锂离子的传输效率和电池的性能有着至关重要的影响。

2、锂离子电池隔膜的发展可以追溯到锂离子电池研发的初期。在早期,人们就意识到需要一种材料来分隔正负极,最初的隔膜材料主要是一些简单的多孔材料,如玻璃纤维滤纸等,但这些材料在性能上存在诸多不足,如机械强度差、化学稳定性不好等。随着材料科学的发展,聚烯烃材料(如聚乙烯pe和聚丙烯pp)因其良好的化学稳定性、机械性能和合适的加工性能而被广泛应用于隔膜制造。20世纪80-90年代,聚烯烃隔膜逐渐成为锂离子电池隔膜的主流材料。这一时期,通过对聚烯烃材料的不断改性和加工工艺的优化,隔膜的性能得到了显著提高。进入21世纪,随着锂离子电池在电动汽车、储能系统等领域的大规模应用,对本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种复合锂离子电池隔膜,其特征在于,所述隔膜由稀土掺杂石墨烯与聚酰亚胺构成。

2.根据权利要求1所述的复合锂离子电池隔膜,其特征在于,所述稀土掺杂石墨烯是通过将氧化石墨烯悬浮液与稀土前驱体溶液按氧化石墨烯:稀土化合物摩尔比1:0.1-0.5的比例混合而得。

3.根据权利要求2所述的复合锂离子电池隔膜,其特征在于,所述石墨烯悬浮液是由比表面积为200-800 m²/g、含氧量40%-50%的氧化石墨烯粉末以0.5-2wt%浓度于去离子水或乙醇中以100-300w的输出功率超声分散1-2小时形成的。

4.根据权利要求2所述的复合锂离子电池隔膜,其特征在...

【技术特征摘要】

1.一种复合锂离子电池隔膜,其特征在于,所述隔膜由稀土掺杂石墨烯与聚酰亚胺构成。

2.根据权利要求1所述的复合锂离子电池隔膜,其特征在于,所述稀土掺杂石墨烯是通过将氧化石墨烯悬浮液与稀土前驱体溶液按氧化石墨烯:稀土化合物摩尔比1:0.1-0.5的比例混合而得。

3.根据权利要求2所述的复合锂离子电池隔膜,其特征在于,所述石墨烯悬浮液是由比表面积为200-800 m²/g、含氧量40%-50%的氧化石墨烯粉末以0.5-2wt%浓度于去离子水或乙醇中以100-300w的输出功率超声分散1-2小时形成的。

4.根据权利要求2所述的复合锂离子电池隔膜,其特征在于,所述稀土前驱体溶液是将稀土化合物分散于乙醇或去离子水中形成0.05-0.1 mol/l浓度的溶液,所述稀土化合物选自镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕或钆。

5.根据权利要求1所述的复合锂离子电池隔膜,其特征在于,所述聚酰亚胺是由聚酰胺酸前驱体经亚胺化反应形成的。

6.根据权利要求5所述的复合锂离子电池隔膜,其特征在于,所述聚酰胺酸前驱体是由4,4'...

【专利技术属性】
技术研发人员:俞健舒周忠福孙雪娇张莹孙文煦丁辉陈斌
申请(专利权)人:重庆新型储能材料与装备研究院
类型:发明
国别省市:

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