【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及鋰電池，尤其是涉及一種安全凝膠鋰離子電池隔膜及其制備方法及凝膠鋰離子電池。
技術(shù)介紹
1、鋰離子電池因其具有能量密度大、輸出電壓高、使用壽命長、對環(huán)境污染小等特點，被廣泛應(yīng)用于全球各種規(guī)模的電化學(xué)儲能領(lǐng)域，如能源存儲系統(tǒng)(電子電器)和電動汽車領(lǐng)域等。
2、鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、電解液和隔膜四部分組成，鋰電池工作有兩個過程，在充電過程中，外加電源的作用使得正極被氧化，此時負(fù)極被還原，在這個過程中，鋰離子會從正極脫出進(jìn)入電解質(zhì)，之后穿過隔膜在負(fù)極嵌入，為了使鋰電池工作過程中電荷保持平衡，電子會經(jīng)過外部電路從正極遷移到負(fù)極，從而形成一個完整的循環(huán)回路，放電過程中，鋰離子從負(fù)極脫出，經(jīng)過電解液與隔膜到達(dá)正極處嵌入，同時電子從外電路從負(fù)極通向正極。隔膜是保持鋰離子電池安全的關(guān)鍵部分，隔膜既分開了正負(fù)極防止短路，也在鋰離子傳導(dǎo)的過程中提供良好的通道，隔膜不參與電池的工作反應(yīng)，但會影響電池的循環(huán)壽命，能量密度等性能參數(shù)。
3、目前常用的鋰離子電池隔膜為聚烯烴微孔摸，有單層聚乙烯、單層聚丙烯及聚乙烯、聚丙烯的復(fù)合膜，聚烯烴隔膜具有化學(xué)穩(wěn)定性良好、絕緣性能優(yōu)異、機(jī)械強(qiáng)度合理、成本低、生產(chǎn)效率高、無毒性等優(yōu)點，但聚烯烴膜的熱穩(wěn)定性差，在高溫下容易發(fā)生熱失控，導(dǎo)致電池的安全性能降低。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了提高鋰離子電池隔膜的熱穩(wěn)定性能，本專利技術(shù)提供一種安全凝膠鋰離子電池隔膜及其制備方法及凝膠鋰離子電池。
2、本專利技術(shù)的第一方面是提供一種安全凝
3、一種安全凝膠鋰離子電池隔膜的制備方法，包括如下制備步驟：
4、s1、將硫酸鹽木質(zhì)素加入n，n-二甲基甲酰胺中超聲分散形成硫酸鹽木質(zhì)素懸浮液；
5、s2、將二胺、硫酸鹽木質(zhì)素懸浮液加入n，n-二甲基甲酰胺中攪拌至溶解后，加入二酐攪拌得到紡絲液，所述二胺與二酐的重量比為1：(1.9-2.1)，所述硫酸鹽木質(zhì)素的添加量為二胺與二酐總量的10-30％；
6、s3、將紡絲液紡絲后得到復(fù)合纖維膜，再將復(fù)合纖維膜干燥至n，n-二甲基甲酰胺完全揮發(fā)后進(jìn)行亞胺化處理，再冷卻至室溫后得到鋰離子電池隔膜。
7、優(yōu)選的，所述硫酸鹽木質(zhì)素為改性后的硫酸鹽木質(zhì)素，所述改性方法為：將硫酸鹽木質(zhì)素加入水中，再加入雙氧水和氫氧化鈉，在80-85℃的水浴中攪拌反應(yīng)1.5-2h，反應(yīng)結(jié)束后，透析處理再將沉淀物干燥得到氧化硫酸鹽木質(zhì)素，所述硫酸鹽木質(zhì)素與氫氧化鈉、雙氧水的重量比為1：(0.4-0.5)：(0.5-0.6)。
8、優(yōu)選的，所述步驟s3中紡絲前，向紡絲液中加入聚苯乙烯溶液混合均勻后靜置脫泡然后紡絲獲得復(fù)合纖維膜，所述紡絲液與聚苯乙烯溶液的重量比為2:(0.8-1.2)。
9、優(yōu)選的，所述聚苯乙烯溶液的制備為將聚苯乙烯加入n，n-二甲基甲酰胺中，控制固含量為14-18％，然后攪拌至聚苯乙烯溶解。
10、優(yōu)選的，所述步驟s1中還加入埃洛石納米管，所述埃洛石納米管與硫酸鹽木質(zhì)素的重量比為(0.5-0.6)：1。
11、優(yōu)選的，所述二胺包括重量比為1:2的對苯二胺和4,4’-二氨基二苯醚。
12、優(yōu)選的，所述二酐為均苯四甲酸二酐。
13、優(yōu)選的，所述亞胺化過程為：在氬氣氣氛下，以5℃/min的升溫速率至240-260℃保溫1-1.5h，然后以1℃/min的升溫速率加熱至340-350℃保溫1-1.5h后，自然冷卻至室溫得到鋰離子電池隔膜。
14、本專利技術(shù)的第二方面是提供一種上述所述的安全凝膠鋰離子電池隔膜的其制備方法獲得的鋰離子電池隔膜。
15、本專利技術(shù)的第三方面是提供一種凝膠鋰離子電池，包括正極、負(fù)極、以及設(shè)置在正極與負(fù)極之間的由上述獲得的鋰離子電池隔膜和凝膠電解液。
16、綜上所述，本專利技術(shù)具有以下有益效果：
17、1、本申請中對硫酸鹽木質(zhì)素進(jìn)行氧化改性處理后，不僅進(jìn)一步提高了隔膜的熱穩(wěn)定性能，同時硫酸鹽木質(zhì)素的加入使得纖維分布混亂，增加了隔膜的孔隙率，且氧化后的硫酸鹽木質(zhì)素中含有多極性基團(tuán)，對電解液具有較強(qiáng)的親和力，增加了與電解液的相容性，且隔膜孔隙率的提升為鋰離子的快速傳輸提供了豐富的途徑。
18、2、本申請中埃洛石納米管的加入，使得隔膜中纖維之間隨機(jī)排列，形成具有三維網(wǎng)狀的多孔結(jié)構(gòu)，而多孔結(jié)構(gòu)的形成有利于電解液的滲透和鋰離子的均勻分布，并有助于防止電池內(nèi)部微短路現(xiàn)象的發(fā)生，除此之外，埃洛石納米管與硫酸鹽木質(zhì)素的配合使用，使得隔膜的熱分解溫度提高，表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性。
19、3、本申請中在紡絲液中加入聚苯乙烯溶液后，在亞胺化的過程中，由于聚酰胺酸和聚苯乙烯之間的互溶性，熔融的聚苯乙烯會溶解一些聚酰胺酸，使得相鄰纖維之間形成粘附結(jié)構(gòu)，最終在亞胺化后轉(zhuǎn)為交聯(lián)的聚酰亞胺纖維，使最終得到的聚酰亞胺隔膜的孔更小、更均勻，這更加有利于形成均勻的電流分布，可以防止鋰枝晶，避免電池內(nèi)部微短路，可以有效應(yīng)用在儲能離子電池中，提高儲能離子電池的使用安全性。除此之外，相鄰纖維之間的所具有的粘附結(jié)構(gòu)，有效增加了纖維之間的相互作用力，使隔膜具有了更好的力學(xué)性能。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種安全凝膠鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于,包括如下制備步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安全凝膠鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述硫酸鹽木質(zhì)素為改性后的硫酸鹽木質(zhì)素，所述改性方法為：將硫酸鹽木質(zhì)素加入水中，再加入雙氧水和氫氧化鈉，在80-85℃的水浴中攪拌反應(yīng)1.5-2h，反應(yīng)結(jié)束后，透析處理再將沉淀物干燥得到氧化硫酸鹽木質(zhì)素，所述硫酸鹽木質(zhì)素與氫氧化鈉、雙氧水的重量比為1：（0.4-0.5）：（0.5-0.6）。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種安全凝膠鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述步驟S3中紡絲前，向紡絲液中加入聚苯乙烯溶液混合均勻后靜置脫泡然后紡絲獲得復(fù)合纖維膜，所述紡絲液與聚苯乙烯溶液的重量比為2:（0.8-1.2）。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種安全凝膠鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述聚苯乙烯溶液的制備為將聚苯乙烯加入N，N-二甲基甲酰胺中，控制固含量為14-18%，然后攪拌至聚苯乙烯溶解。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安全凝膠鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述步驟S1中
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安全凝膠鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述二胺包括重量比為1:2的對苯二胺和4,4’-二氨基二苯醚。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安全凝膠鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述二酐為均苯四甲酸二酐。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安全凝膠鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述亞胺化過程為：在氬氣氣氛下，以5℃/min的升溫速率至240-260℃保溫1-1.5h，然后以1℃/min的升溫速率加熱至340-350℃保溫1-1.5h后，自然冷卻至室溫得到鋰離子電池隔膜。
9.一種如權(quán)利要求1-8任一項所述的安全凝膠鋰離子電池隔膜的其制備方法獲得的鋰離子電池隔膜。
10.一種凝膠鋰離子電池，其特征在于，包括正極、負(fù)極、以及設(shè)置在正極與負(fù)極之間的由權(quán)利要求9得到的鋰離子電池隔膜和凝膠電解液。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種安全凝膠鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于,包括如下制備步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安全凝膠鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述硫酸鹽木質(zhì)素為改性后的硫酸鹽木質(zhì)素，所述改性方法為：將硫酸鹽木質(zhì)素加入水中，再加入雙氧水和氫氧化鈉，在80-85℃的水浴中攪拌反應(yīng)1.5-2h，反應(yīng)結(jié)束后，透析處理再將沉淀物干燥得到氧化硫酸鹽木質(zhì)素，所述硫酸鹽木質(zhì)素與氫氧化鈉、雙氧水的重量比為1：（0.4-0.5）：（0.5-0.6）。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種安全凝膠鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述步驟s3中紡絲前，向紡絲液中加入聚苯乙烯溶液混合均勻后靜置脫泡然后紡絲獲得復(fù)合纖維膜，所述紡絲液與聚苯乙烯溶液的重量比為2:（0.8-1.2）。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種安全凝膠鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述聚苯乙烯溶液的制備為將聚苯乙烯加入n，n-二甲基甲酰胺中，控制固含量為14-18%，然后攪拌至聚苯乙烯溶解。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周華，王鵬飛，
申請(專利權(quán))人：富基電子深圳有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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