本發明專利技術公開了一種復合隔膜及其制備方法和二次電池。所述復合隔膜包括第一層和第二層，所述第一層為莫來石纖維層，所述第二層包括混合物，所述混合物包括聚合物和復合物，所述復合物包括一維碳材料和包覆在所述一維碳材料表面的聚多巴胺。本發明專利技術的復合隔膜不僅能夠抑制鋰枝晶的問題，又能保護SEI膜，還能夠防止電芯熱失控時隔膜的縮減，還可以降低隔膜的電解液浸潤時間。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電池，涉及一種復合隔膜及其制備方法和二次電池。
技術介紹
1、鋰金屬具有高理論比容量、低密度和低化學電位，其作為負極材料可完美滿足高能量密度的需求，有望在新能源汽車、移動電子、穿戴電子產品等領域進一步發展。然而，金屬鋰在沉積和剝離的過程中會產生的不可控鋰枝晶，使電池的電化學性能與安全性能大幅下降，這便是鋰金屬負極材料至今仍未大規模商業化應用的關鍵原因，也是行業內一個亟待解決的安全難題。并且，鋰金屬電極在循環時反復的剝離與沉積行為會不可避免的產生體積膨脹，導致表層的固體電解質界面sei膜會反復破壞和重構，同時，從根部發生熔斷的金屬鋰容易脫離導電系統而形成難以再利用的“死鋰”，這些都會影響電池循環的庫侖效率，大大縮短電池使用壽命。更嚴重的是，樹枝狀鋰枝晶無限制的生長會有刺穿隔膜的風險，一旦發生，正極將直接短接而造成局部溫度急劇升高，并由此引發熱失控，進而釀成燃燒甚至爆炸等重大安全事故。
2、而且，快速充放電過程會產生局部熱累積，局部溫度過高會加速li+的局部反應速率進而形成鋰枝晶。
3、針對以上問題，科研工作者對此展開了大量的研究并取得了明顯的進展，可大致總結為以下幾點：
4、(1)構建三維導電骨架作為金屬鋰的宿主材料，可顯著改善金屬鋰循環過程中的體積膨脹問題，同時導電骨架能減少“死鋰”的產生進而提升金屬鋰的利用率；
5、(2)制備高性能功能化隔膜也能對鋰枝晶生長起到很好的抑制作用，其中，通過構建高離子電導率和高表面楊氏模量的隔膜已被證明是一種抑制鋰金屬枝晶的有效措施。</p>6、(3)研究隔膜的傳熱性能對于抑制鋰枝晶也有重要作用，因為它與鋰枝晶的形成密切相關。針對安全問題去優化隔膜材料能提升鋰金屬循環穩定性，但是，不能防止電芯熱失控時熱量的上升和阻止熱擴散，在熱失控和溫度上升過程中隔膜結構容易縮減，導致電芯失效。
7、因此，提供一種隔膜，使其既能夠抑制鋰枝晶的問題，保護sei膜，又能夠防止電芯熱失控時隔膜的縮減，是目前亟待解決的技術問題。
技術實現思路
1、針對現有技術中存在的上述技術問題，本專利技術的目的在于提供一種復合隔膜及其制備方法和二次電池。
2、為達上述目的，本專利技術采用以下技術方案：
3、第一方面，本專利技術提供一種復合隔膜，所述復合隔膜包括第一層和第二層，所述第一層為莫來石纖維層，所述第二層包括混合物，所述混合物包括聚合物和復合物，所述復合物包括一維碳材料和包覆在所述一維碳材料表面的聚多巴胺。
4、以下作為本專利技術優選的技術方案，但不作為對本專利技術提供的技術方案的限制，通過以下優選的技術方案，可以更好的達到和實現本專利技術的技術目的和有益效果。
5、優選地，所述第一層的厚度為a，所述第二層的厚度為b，a和b滿足關系式：
6、1/8≤a/(a+b)≤5/8。
7、示例性地，a/(a+b)例如可以是1/8、2/8、3/8、4/8或5/8等。
8、本專利技術中，a/(a+b)指的是第一層的厚度在第一層和第二層總厚度中的厚度占比，其中，第一層為莫來石纖維層，其作為絕熱層。
9、優選地，所述莫來石纖維層是由莫來石纖維搭接形成的多孔層。本專利技術的莫來石纖維層的組成僅為莫來石纖維，不含其他物質。
10、優選地，所述聚合物為含氟的聚合物，優選包括聚四氟乙烯(ptfe)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(pvdf-hfp)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚(pfa)、聚偏氟乙烯(pvdf)、含氟聚酰亞胺(fpi)、氟橡膠(fkm)、氟乙烯醚共聚物(feve)、全氟聚醚(pfpe)、全氟乙烯丙烯共聚物(fep)和含氟聚芳醚腈(fpen)中的至少一種。
11、優選地，所述復合物中，所述一維碳材料包括碳納米管和碳纖維中的至少一種。
12、優選地，所述復合物中，所述一維碳材料和所述聚多巴胺的質量比為0.01-0.1。
13、優選地，所述復合物與所述聚合物的質量比為0.005-0.1。
14、優選地，所述第一層和所述第二層均位于所述復合隔膜的最外側。
15、第二方面，本專利技術提供一種如第一方面所述的復合隔膜的制備方法，包括以下步驟：
16、(1)制備莫來石纖維層；
17、(2)將一維碳材料、鹽酸多巴胺和穩定劑分散在第一溶劑中并反應，得到復合物；
18、(3)將聚合物和所述復合物溶解在第二溶劑中，攪拌均勻，得到復合溶液；
19、(4)將所述復合溶液涂覆在步驟(1)制備的所述莫來石纖維層上，干燥后，得到所述的復合隔膜。
20、本專利技術一個實施方式中，通過在步驟(2)中添加穩定劑，可以保證一維碳材料內核的表面包覆多巴胺殼層，形成穩定的核殼結構。
21、作為本專利技術所述制備方法的優選技術方案，步驟(1)包括：提供分散介質，向所述分散介質中加入莫來石纖維，形成分散體系，對所述分散體系干燥后高溫成型，得到所述的莫來石纖維層。
22、優選地，向所述分散介質中加入莫來石纖維后，進行加熱和攪拌的步驟，形成所述的分散體系，所述加熱的溫度為80℃-120℃。
23、優選地，所述分散體系的粘度為μ2，50cp≤μ2≤30000cp。
24、優選地，對所述分散體系進行靜置和過濾后，再進行所述干燥的步驟。
25、優選地，所述高溫成型的燒結溫度為800℃-1800℃。
26、優選地，所述高溫成型的燒結時間為0.5h-10h。
27、優選地，所述高溫成型的步驟中，將所述干燥得到的前驅體夾在承燒板之間進行燒結。
28、優選地，所述分散介質為膠溶液，所述膠溶液通過將粘結劑和水混合并加熱得到。
29、優選地，所述粘結劑和所述水混合加熱的溫度為80℃-120℃。
30、優選地，所述膠溶液的粘度為μ1，50cp≤μ1≤20000cp。
31、優選地，所述粘結劑包括聚丙烯酰胺、硅溶膠和聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的至少一種。
32、優選地，所述莫來石纖維和所述粘結劑的質量比為10-100。
33、作為本專利技術所述制備方法的優選技術方案，步驟(2)所述第一溶劑為水性溶劑。其中，水性溶劑指的是該溶劑中包含水。
34、優選地，所述水性溶劑包括乙醇和水。
35、優選地，所述穩定劑包括3-(甲基丙烯酰氧丙基)三(三甲基硅氧基)硅烷水溶液、無水乙醇和氮甲基吡咯烷酮中的至少一種。
36、優選地，步驟(2)包括：
37、(a)將所述一維碳材料分散在所述第一溶劑中，得到第一溶液；
38、(b)向所述第一溶液中加入所述鹽酸多巴胺和所述穩定劑，加熱攪拌，得到復合物。
39、此方法通過鹽酸多巴胺的自聚合，生成具有粘附性的pda，其粘附在一維碳材料的表面形成核殼結構的無機-有機復合物。
40、在一個實施本文檔來自技高網
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【技術保護點】
1.一種復合隔膜，其特征在于，所述復合隔膜包括第一層和第二層，所述第一層為莫來石纖維層，所述第二層包括混合物，所述混合物包括聚合物和復合物，所述復合物包括一維碳材料和包覆在所述一維碳材料表面的聚多巴胺。
2.根據權利要求1所述的復合隔膜，其特征在于，所述第一層的厚度為A，所述第二層的厚度為B，A和B滿足關系式：
3.根據權利要求1或2所述的復合隔膜，其特征在于，所述莫來石纖維層是由莫來石纖維搭接形成的多孔層；
4.根據權利要求1-3任一項所述的復合隔膜，其特征在于，所述第一層和所述第二層均位于所述復合隔膜的最外側。
5.一種如權利要求1-4任一項所述的復合隔膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)包括：提供分散介質，向所述分散介質中加入莫來石纖維，形成分散體系，對所述分散體系干燥后高溫成型，得到所述的莫來石纖維層。
7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，向所述分散介質中加入莫來石纖維后，進行加熱和攪拌的步驟，形成所述的分散體系，所述加熱的溫度為80℃-120℃；
8.根據權利要求6或7所述的制備方法，其特征在于，所述分散介質為膠溶液，所述膠溶液通過將粘結劑和水混合并加熱得到；
9.根據權利要求5-8任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述第一溶劑為水性溶劑；
10.一種二次電池，包括正極、負極和隔離膜，其特征在于，所述隔離膜采用權利要求1-4任一項所述的復合隔膜或權利要求5-9任一項所述的方法制備的復合隔膜，所述復合隔膜中，第一層靠近所述負極設置，第二層靠近所述正極設置；
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【技術特征摘要】
1.一種復合隔膜，其特征在于，所述復合隔膜包括第一層和第二層，所述第一層為莫來石纖維層，所述第二層包括混合物，所述混合物包括聚合物和復合物，所述復合物包括一維碳材料和包覆在所述一維碳材料表面的聚多巴胺。
2.根據權利要求1所述的復合隔膜，其特征在于，所述第一層的厚度為a，所述第二層的厚度為b，a和b滿足關系式：
3.根據權利要求1或2所述的復合隔膜，其特征在于，所述莫來石纖維層是由莫來石纖維搭接形成的多孔層；
4.根據權利要求1-3任一項所述的復合隔膜，其特征在于，所述第一層和所述第二層均位于所述復合隔膜的最外側。
5.一種如權利要求1-4任一項所述的復合隔膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)包括：提供...
【專利技術屬性】
技術研發人員：於洪將，游坤，華秉楊，王汭，
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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