【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電池隔膜，特別涉及一種高粘性鋰離子電池用陶瓷隔膜及其制備方法。
技術介紹
1、鋰離子電池隔膜在維持電池長周期循環和高倍率充放電性能方面發揮著至關重要的作用，其耐熱性能直接影響電池的安全性和穩定性。目前為解決隔膜熱穩定性差的問題，最常用的方法是在隔膜表面進行涂覆或者接枝，即在隔膜表面引入耐熱的無機或有機材料。此種方法利用耐熱材料組成的保護層使得隔膜自身耐熱性能得到提高，避免熱收縮現象的發生，有效改善熱穩定性，提高隔膜抗收縮能力，降低短路風險。例如，加入sio2，al2o3，zro2，tio2等無機陶瓷材料來修飾隔膜。無機陶瓷粉體以連續相的形式分布在隔膜表面，錨定在基體材料上，有效地抑制聚烯烴隔膜的熱收縮，使隔膜具有良好的熱穩定性、高的機械穩定性和相對較高的導熱系數。
2、然而，將陶瓷材料直接涂覆在隔膜表面存在一定缺陷，例如，陶瓷材料與隔膜之間的結合力較弱，難以長時間且穩定維持。因此利用粘合劑來達到增強無機材料與隔膜間的作用力，提高陶瓷材料的附著力。此外，無機粒子與有機相的相容性差，漿料組分復雜、分散不均致使涂層不均一，亦或是涂層和基底之間的關聯不牢固，易造成材料與隔膜之間的結合不足而導致顆粒脫落，從而降低熱穩定性；此外，涂層粒子堆積引起的厚度增加也會造成孔隙部分堵塞問題，影響它們的應用，特別是在高能量和高功率系統中。例如，cn118117258a公開了一種鋰離子電池用陶瓷隔膜及其制備方法，具體包括多孔基膜和涂覆在所述多孔基膜至少一側的陶瓷涂層，所述陶瓷涂層包括改性納米多孔陶瓷、分散劑、增稠劑、復合粘結劑和
3、基于以上問題，本專利技術公開了一種高粘性鋰離子電池用陶瓷隔膜，制備工藝簡單，環境友好，陶瓷涂層具有強粘附性，同時使隔膜具有優異的電解質潤濕性和熱穩定性。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種高粘附性鋰離子電池用陶瓷隔膜及其制備方法，首先采用鹽酸多巴胺（da）對隔膜基材進行預浸涂處理得到聚多巴胺（pda）改性多孔基膜，然后使da和聚乙烯亞胺（pei）自交聯在pda改性多孔基膜表面形成穩定的交聯網絡pda/pei層，最后，通過仿生礦化方法在pda/pei層上制備陶瓷涂層，以獲得陶瓷粒子原位沉積的高粘性鋰離子電池用陶瓷隔膜。
2、一方面，本專利技術提供一種高粘附性鋰離子電池用陶瓷隔膜，包括多孔基膜和在所述多孔基膜表面設置的陶瓷涂層。
3、所述多孔基膜的材質包括pe膜、pp膜、pi膜、pet膜、pp/pe膜、pp/pe/pp膜中的任意一種或多種，且所述多孔基膜的厚度為5-25?μm；
4、作為優選，所述多孔基膜為pe膜，?pp膜、pet膜。
5、進一步地，所述多孔基膜先經da改性預浸涂處理得到pda改性多孔基膜；
6、具體地，所述pda改性多孔基膜是通過將多孔基膜浸入以甲醇和tris緩沖液（ph8.5）為共溶劑的da溶液（10?mm）中（按體積計，甲醇：tris緩沖液=?1：1），浸泡2～8?h后取出，用水沖洗，氬氣保護下干燥處理獲得。
7、所述陶瓷涂層包括由da和pei自交聯在pda改性多孔基膜表面形成穩定的交聯網絡pda/pei層，以及通過仿生礦化方法在pda/pei層上設置的陶瓷層。
8、進一步地，在本專利技術的一些實施例中，所述仿生礦化方法是指將帶有pda/pei層的多孔基膜（pda/pei-x）經四水合硫酸鋯（iv）?（zr(so4)2·4h20）溶液浸涂處理，從而在pda/pei層上形成zro2陶瓷層；
9、所述仿生礦化方法是基于pda/pei層上的鄰苯二酚基團從zr(so4)2·4h2o溶液中螯合zro2，從而形成zro2陶瓷層。
10、進一步地，在本專利技術的一些實施例中，所述仿生礦化方法是指將帶有pda/pei層的多孔基膜（pda/pei-x）經四水合硫酸鋁（iii）（al2(so4)3·4h2o）溶液浸涂處理，從而在pda/pei層上形成al2o3陶瓷層；
11、所述仿生礦化方法是基于pda/pei層上的鄰苯二酚基團從al2(so4)3·4h2o溶液中螯合al2o3，從而形成al2o3陶瓷層。
12、本專利技術提供一種高粘性鋰離子電池用陶瓷隔膜的制備方法，包括以下制備步驟：
13、步驟一、da預浸涂處理的pda改性多孔基膜（pda-x）的制備
14、將多孔基膜浸入以甲醇和tris緩沖液（ph?8.5）為共溶劑的da溶液（10?mm）中，其中，甲醇：tris緩沖液=?1：1，浸泡2～8?h后取出，獲得pda-x多孔基膜，用水沖洗1～2次，氬氣保護下干燥處理待用；
15、所述多孔基膜為pe膜、pp膜、pi膜、pet膜、pp/pe膜、pp/pe/pp膜中的任意一種或多種，且所述多孔基膜的厚度為5-25?μm。
16、步驟二、交聯網絡pda/pei層的設置
17、將步驟一獲得的預浸涂處理的pda-x多孔基膜用乙醇預濕，然后浸入以tris-hcl緩沖溶液（50?mm，ph?8.5）為溶劑的da和pei混合溶液中，最后輕輕振搖4?h，其中da和pei以質量比1：1溶解，其濃度分別為2?g?l-1；然后用去離子水洗滌所得多孔膜，最后在60℃下真空干燥12?h，獲得帶有交聯網絡pda/pei層的pda/pei-x多孔基膜。
18、步驟三、陶瓷涂層的設置
19、將zr(so4)2·4h2o或al2(so4)3·4h2o加入?hcl?溶液?(10?mm)?中，磁力攪拌半小時，使其完全溶解形成濃度為0.1?g?l-1～0.5?g?l-1的溶液，然后將步驟二獲得的?pda/pei-?x多孔基膜在?25?℃?的上述配置的zr(so4)2·4h2o或al2(so4)3·4h2o的hcl?水溶液中浸泡?8?h，用去離子水洗滌?5～6?次，并在?60?℃?下真空干燥12?h以獲得高粘性鋰離子電池用陶瓷隔膜。
20、與現有技術相比，本專利技術提供的高粘性鋰離子電池用陶瓷隔膜，至少具有以下有益效果：
21、1.本專利技術將聚多巴胺引入，從而提高隔膜基膜與涂層間的結合力，且pda改性基材與陶瓷涂層間的粘結力極強，大大降低了陶瓷涂層脫落的可能；
22、2.?聚乙烯亞胺的引入，由于pei具有高附著力和強反應性，主鏈富含氨基，可以通過邁克爾加成或希夫堿反應在da預浸涂處理的pda改性多孔基膜膜表面快速形成穩定的交聯pda/pei層，強力附著于基膜層上；
23、3.采用仿生礦化方法制備陶瓷層，pda/pei層上的鄰苯二酚基團與高吸附性pei協同作用從zr(so4)2·4h2o溶液中螯合zro2，從而形成zro2陶瓷層，并且引入的pda/pei和zro2涂層可以進一步提高隔膜本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種高粘性鋰離子電池用陶瓷隔膜，包括多孔基膜和在所述多孔基膜表面設置的陶瓷涂層，其特征在于，所述多孔基膜先經多巴胺改性預浸涂處理得到聚多巴胺改性多孔基膜；
2.根據權利要求1所述的一種高粘性鋰離子電池用陶瓷隔膜，其特征在于，所述多孔基膜的材質包括PE膜、PP膜、PI膜、PET膜、PP/PE膜、PP/PE/PP膜中的任意一種或多種，且所述多孔基膜的厚度為5-25?μm。
3.根據權利要求2所述的一種高粘性鋰離子電池用陶瓷隔膜，其特征在于，所述聚多巴胺改性多孔基膜是通過將多孔基膜浸入以甲醇和pH為?8.5的Tris緩沖液為共溶劑的，濃度為10?mM的多巴胺溶液中，其中，按體積計，甲醇：Tris緩沖液=?1：1，浸泡2～8?h后取出，用水沖洗，氬氣保護下干燥處理獲得。
4.根據權利要求3所述的一種高粘性鋰離子電池用陶瓷隔膜，其特征在于，所述仿生礦化方法是基于聚多巴胺/聚乙烯亞胺層上的鄰苯二酚基團從Zr(SO4)2?4H2O?或Al2(SO4)3?4H2O溶液中螯合ZrO2或Al2O3，從而形成ZrO2或Al2O3陶瓷層。
5.如權利要
6.根據權利要求5所述的一種高粘性鋰離子電池用陶瓷隔膜的制備方法，其特征在于，所述步驟一中，所述甲醇和Tris緩沖液共溶劑的配比，按體積計，甲醇：Tris緩沖液=?1：1；所述多巴胺溶液的濃度為10?mM，所述Tris緩沖液的pH為?8.5。
7.根據權利要求6所述的一種高粘性鋰離子電池用陶瓷隔膜的制備方法，其特征在于，所述步驟二中，所述Tris-HCl緩沖溶液的濃度為50?mM，pH?為8.5；所述多巴胺和聚乙烯亞胺以質量比為1：1，其濃度分別為2?g?L-1。
8.根據權利要求7所述的一種高粘性鋰離子電池用陶瓷隔膜的制備方法，其特征在于，所述步驟三中，所述HCl?溶液的濃度為10?mM；所述步驟二或步驟三中，所述真空干燥溫度為60℃，時間為12?h。
9.根據權利要求8所述的一種高粘性鋰離子電池用陶瓷隔膜的制備方法，其特征在于，所述步驟三中，所述Zr(SO4)2?4H2O或Al2(SO4)3?4H2O溶液的濃度為0.1?g?L-1～0.5?g?L-1。
10.根據權利要求9所述的一種高粘性鋰離子電池用陶瓷隔膜的制備方法，其特征在于，所述多孔基膜為PE膜、PP膜、PI膜、PET膜、PP/PE膜、PP/PE/PP膜中的任意一種或多種，所述多孔基膜的厚度為5-25?μm。
...【技術特征摘要】
1.一種高粘性鋰離子電池用陶瓷隔膜，包括多孔基膜和在所述多孔基膜表面設置的陶瓷涂層，其特征在于，所述多孔基膜先經多巴胺改性預浸涂處理得到聚多巴胺改性多孔基膜；
2.根據權利要求1所述的一種高粘性鋰離子電池用陶瓷隔膜，其特征在于，所述多孔基膜的材質包括pe膜、pp膜、pi膜、pet膜、pp/pe膜、pp/pe/pp膜中的任意一種或多種，且所述多孔基膜的厚度為5-25?μm。
3.根據權利要求2所述的一種高粘性鋰離子電池用陶瓷隔膜，其特征在于，所述聚多巴胺改性多孔基膜是通過將多孔基膜浸入以甲醇和ph為?8.5的tris緩沖液為共溶劑的，濃度為10?mm的多巴胺溶液中，其中，按體積計，甲醇：tris緩沖液=?1：1，浸泡2～8?h后取出，用水沖洗，氬氣保護下干燥處理獲得。
4.根據權利要求3所述的一種高粘性鋰離子電池用陶瓷隔膜，其特征在于，所述仿生礦化方法是基于聚多巴胺/聚乙烯亞胺層上的鄰苯二酚基團從zr(so4)2?4h2o?或al2(so4)3?4h2o溶液中螯合zro2或al2o3，從而形成zro2或al2o3陶瓷層。
5.如權利要求1～4任一項所述的一種高粘性鋰離子電池用陶瓷隔膜的制備方法，其特征在于，包括以下制備步驟：
6.根據權利要求5...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王優優，李詩澌，潘意隆，周玉波，
申請(專利權)人：浙江功能膜材料創新中心有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。