【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及新能源電池領域，具體地，涉及一種復合隔膜及其制備方法和電池。
技術介紹
1、隨著手機、數碼相機、筆記本電腦等3c產品的發展，以及電動汽車和混合動力汽車等大功率系統產品的需求，鋰離子電池(libs)因其相對高的能量密度、高倍率能力和安全性而成為最常用的儲能設備。libs中的隔膜在防止陰極和陽極之間短路方面發揮著重要作用，為兩個電極之間的鋰離子傳輸提供了多孔通道。聚酯膜、聚乙烯隔膜和聚丙烯隔膜等是libs中常用的隔膜，但它受到電解質吸收和熱穩定性差的限制。隔膜較差的熱穩定性使電池在高溫下具有嚴重的安全問題，特別是在大功率放電時有擊穿等安全問題。要解決這一問題，從綜合提高隔膜的熱穩定性和耐高溫性能的角度出發，在隔膜表面涂覆al2o3、勃姆石等耐高溫涂層。但現有隔膜涂層存在離子電導率低、界面不穩定等問題，同時，存在加工時設備損耗大、成本高等缺點。因此，亟需一種解決上述問題的隔膜涂層的生產技術。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術致力于提供一種復合隔膜及其制備方法和電池，以解決現有技術中隔膜涂層存在離子電導率低、界面不穩定等問題，同時，存在加工時設備損耗大、成本高等缺點的問題。
2、為了解決上述技術問題，本申請是這樣實現的：
3、本專利技術的第一方面提供了一種復合隔膜，所述復合隔膜包括基膜和設置在所述基膜表面的涂層，所述涂層中含有固態電解質顆粒和sio2氣凝膠顆粒；
4、其中，至少部分所述固態電解質顆粒分布于所述sio2氣凝膠顆粒的孔隙中
5、可選地，所述固態電解質/sio2氣凝膠復合顆粒的粒徑d50為500～800nm，優選為600～700nm；可選地，所述固態電解質/sio2氣凝膠復合顆粒的孔徑為2～15nm，優選為8～10nm；可選地，以所述固態電解質顆粒和所述sio2氣凝膠顆粒的總質量為基準，所述sio2氣凝膠顆粒的質量分數為80～90wt％，優選為84～86wt％。
6、可選地，所述固態電解質顆粒的粒徑d50為10～80nm；優選地，所述固態電解質顆粒的粒徑d50為40～50nm；可選地，所述固態電解質顆粒選自磷酸鈦鋁鋰固態電解質顆粒、鋰鑭鈦氧固態電解質顆粒和鋰鑭鋯氧固態電解質顆粒中的至少一種；優選地，所述固態電解質顆粒為磷酸鈦鋁鋰固態電解質顆粒。
7、可選地，所述涂層中還含有粘結劑；優選地，所述固態電解質顆粒和所述sio2氣凝膠顆粒的總質量與所述粘結劑的質量比為1：(0.02～0.16)，優選為1：(0.05～0.1)；優選地，所述粘結劑選自烯酸酯類粘結劑、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈和聚乙烯醇中的至少一種；優選地，所述烯酸酯類粘結劑選自丙烯酸酯、氰基丙烯酸酯和雙酯類丙烯酸酯中的至少一種。
8、可選地，所述復合隔膜的孔隙率為40～60％，優選為50～55％。
9、可選地，所述基膜的厚度為7～9μm，孔隙率為35～45％；可選地，所述基膜的材質包括聚酯、聚乙烯和聚丙烯中的一種。
10、本專利技術的第二方面提供一種制備上述的復合隔膜的方法，所述方法包括以下步驟：
11、s1、將固態電解質顆粒分散于第一溶劑中，得到固態電解質懸濁液；將無機硅源分散在第二溶劑中，得到第一物料；在所述第一物料中加入稀酸溶液進行攪拌處理，得到硅溶膠；將所述硅溶膠中與所述固態電解質懸濁液混合，得到固態電解質/硅溶膠復合溶膠；
12、s2、將所述固態電解質/硅溶膠復合溶膠進行凝膠處理和干燥處理，得到復合材料前驅體；將所述復合材料前驅體進行熱處理，得到含有固態電解質和sio2氣凝膠的復合材料；將所述含有固態電解質和sio2氣凝膠的復合材料進行研磨處理，得到第一顆粒；其中，所述第一顆粒包括固態電解質/sio2氣凝膠復合顆粒；
13、s3、將所述固態電解質/sio2氣凝膠復合顆粒分散于第三溶劑中，得到隔膜漿料；將所述隔膜漿料涂布于基膜表面并進行烘烤處理。
14、可選地，所述第三溶劑中還分散有粘結劑；優選地，所述粘結劑選自烯酸酯類粘結劑、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈和聚乙烯醇中的至少一種；優選地，所述烯酸酯類粘結劑選自丙烯酸酯、氰基丙烯酸酯和雙酯類丙烯酸酯中的至少一種。
15、可選地，以所述固態電解質懸濁液的總質量為基準，所述固態電解質顆粒的質量分數為4～10％，優選為5～8％；和/或，以所述第一物料的總體積為基準，所述無機硅源的體積分數為15～40％，優選為20～30％；和/或，所述稀酸溶液的摩爾濃度為1～2mol/l；和/或，以所述硅溶膠的總體積為基準，所述稀酸溶液的體積分數為0.5～0.8％，優選為0.6～0.7％；和/或，所述硅溶膠中和所述固態電解質懸濁液的混合比例為4～5：1；和/或，所述隔膜漿料中含有的所述第一顆粒質量分數為25～45％，優選為30～40％。
16、可選地，所述無機硅源選自四氯化硅和/或水玻璃；可選地，所述稀酸溶液選自稀鹽酸、稀硝酸和稀硫酸中的至少一種；可選地，所述第一溶劑、所述第二溶劑和所述第三溶劑為水。
17、可選地，在步驟s1中，所述稀酸溶液滴加的速率為0.8～1.2ml/min；和/或，在步驟s2中，所述凝膠處理的條件包括：溫度為30～50℃，時間為3～6h；和/或，所述干燥處理的條件包括：壓力為0.001～0.1013mpa，溫度為60～80℃，時間為24～48h，空氣流速為1～1.5m/s；和/或，所述熱處理在有氧氣氛中進行；所述熱處理的條件包括：溫度為600～800℃，時間為1～2h，升溫速率為5～10℃/min；和/或，在步驟s3中，所述烘烤處理的條件包括：溫度為40～50℃，時間為20～30min，烘烤設備內的空氣流速為2～2.5m/s。
18、本專利技術的第三方面提供一種電池，所述電池包括上述的復合隔膜，和/或根據上述的方法制備得到的復合隔膜。
19、通過上述技術方案，本專利技術的有益技術效果為：
20、1.本專利技術中利用無機硅源和固態電解質，采用溶膠-凝膠法和原位負載法，制備固態電解質/sio2凝膠，常壓干燥和熱處理后獲得固態電解質/sio2氣凝膠復合材料。將復合材料粉碎后涂覆在隔膜兩面，干燥后得到復合隔膜。與類似的隔膜涂層材料相比，本專利技術的制備涂層材料性能優異、結構均勻、穩定性好、成本低，易于實現產業化生產。
21、2.本專利技術中高溫熱處理后sio2誘導磷酸鈦鋁鋰固態電解質生成的少量的二次相litiopo4可以調節材料的微結構形貌，改善晶界離子傳輸從而提高電池總離子電導率。sio2氣凝膠多孔結構可以提高隔膜透氣性和耐高溫性能。
22、3.本專利技術制備的固態電解質/sio2氣凝膠涂層更均勻和穩定，涂層與基膜間的剝離強度提高，可以有效降低電池的充電內阻和放電內阻，提升電池的長期循環性和高溫性能。
23、本專利技術的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。
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1.一種復合隔膜，其特征在于，所述復合隔膜包括基膜和設置在所述基膜表面的涂層，所述涂層中含有固態電解質顆粒和SiO2氣凝膠顆粒；
2.根據權利要求1所述的復合隔膜，其特征在于，所述固態電解質/SiO2氣凝膠復合顆粒的粒徑D50為500～800nm，優選為600～700nm；
3.根據權利要求1所述的復合隔膜，其特征在于，
4.根據權利要求1所述的復合隔膜，其特征在于，所述涂層中還含有粘結劑；
5.根據權利要求1所述的復合隔膜，其特征在于，所述復合隔膜的孔隙率為40～60％，優選為50～55％；
6.一種制備權利要求1～5中任意一項所述的復合隔膜的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述第三溶劑中還分散有粘結劑；
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，以所述固態電解質懸濁液的總質量為基準，所述固態電解質顆粒的質量分數為4～10％，優選為5～8％；
9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，在步驟S1中，所述稀酸溶液滴加的速率為0.8～1
10.一種電池，其特征在于，所述電池包括根據權利要求1～5中任意一項所述的復合隔膜，和/或根據權利要求6～9中任意一項所述的方法制備得到的復合隔膜。
...【技術特征摘要】
1.一種復合隔膜，其特征在于，所述復合隔膜包括基膜和設置在所述基膜表面的涂層，所述涂層中含有固態電解質顆粒和sio2氣凝膠顆粒；
2.根據權利要求1所述的復合隔膜，其特征在于，所述固態電解質/sio2氣凝膠復合顆粒的粒徑d50為500～800nm，優選為600～700nm；
3.根據權利要求1所述的復合隔膜，其特征在于，
4.根據權利要求1所述的復合隔膜，其特征在于，所述涂層中還含有粘結劑；
5.根據權利要求1所述的復合隔膜，其特征在于，所述復合隔膜的孔隙率為40～60％，優選為50～55％；
6.一種制備權利要求1～5中...
【專利技術屬性】
技術研發人員：袁美玉，于清江，江柯成，徐丹，於洪將，
申請(專利權)人：江蘇正力新能電池技術股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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