CN107516722A - 藻酸盐敷料用作锂电池隔膜的修饰方法 - Google Patents

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牛瑾
王新博
代冬梅
刘晓阳
常照荣
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Abstract

本发明公开了一种藻酸盐敷料用作锂电池隔膜的修饰方法，属于藻酸盐敷料的改性技术领域。本发明的技术方案要点为：将医用藻酸盐敷料切片，切片厚度为1.5‑2.0mm，再将医用藻酸盐敷料浸泡于化学处理液中，密封后于室温反应10‑72h，再用吸液纸压干藻酸盐敷料中的溶剂，于80℃干燥6‑12h，然后于100℃真空干燥10‑48h即得到厚度为0.5‑2.0mm、孔隙率为60%‑80%的用于锂电池隔膜的藻酸盐敷料薄膜。本发明使用成本低廉的工艺对锂离子电池隔膜进行改性使其结构更加紧密，有助于锂离子的通过并除去Ca2+等杂质，有效防止副反应发生影响锂离子电池的性能，制得的锂离子电池隔膜性能优异，尤其是隔膜中锂离子的传输性能。

Description

藻酸盐敷料用作锂电池隔膜的修饰方法
技术领域
本发明属于藻酸盐敷料用作锂电池隔膜的改性技术领域，具体涉及一种藻酸盐敷料用作锂电池隔膜的修饰方法。
背景技术
因锂离子电池能量密度高、单体电压高、倍率性能好、自放电小和绿色环保等特点，所以被大量应用于数码产品、电动车和电动汽车等领域。锂离子电池最常用的隔膜材料是聚烯烃材料，但是由于聚烯烃类材料本身是非极性的，所以使得其对水、电解液的浸润性很差，从而严重影响其对电解液的吸液率、保液率及离子电导率等电化学性能，也影响到对隔膜表面的进一步修饰。因此，本专利提出一种创新型材料——医用藻酸盐敷料，用作锂离子电池隔膜，其成份为藻酸盐，是在海藻中提取的天然多糖碳水化合物，为一种天然纤维素，孔隙率高（60%-80%），结构呈三维孔状，浸润性好，对电解液的吸液率、保液率好。但是由于是天然纤维素，含有大量的杂质离子，材料太过蓬松，影响离子电导率以及电池的组装；更重要的是由于杂质含量高，不可控因素多，影响锂离子电池的电极反应，如其中的Ca2+就会在电池运行过程中产生副反应，进而影响电池的充放电性能。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种成本低廉且操作简单的藻酸盐敷料用作锂电池隔膜的修饰方法，该方法使用成本低廉的工艺对藻酸盐敷料进行改性使其结构更加紧密，并除去Ca2+等杂质，有助于提高锂离子的传输性能以及防止副反应发生对锂离子电池的性能产生影响。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，藻酸盐敷料用作锂电池隔膜的修饰方法，其特征在于具体步骤为：将医用藻酸盐敷料切片，切片厚度为1.5-2.0mm，再将医用藻酸盐敷料浸泡于化学处理液中，该化学处理液是将碱性化合物溶于溶剂形成的混合溶液或是将碱性化合物溶于溶剂后再溶解添加剂形成的混合溶液，其中碱性化合物为NaOH、KOH、LiOH、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3或KHCO3中的至少一种，溶剂为水、乙醇、丙酮或乙二醇中的至少一种，添加剂为聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚丁二酸乙二醇酯、聚癸二酸乙二醇、聚乙二醇亚胺、聚氧化乙烯或聚丙烯酸，密封后于室温反应10-72h，再用吸液纸压干藻酸盐敷料中的溶剂，于80℃干燥6-12h，然后于100℃真空干燥10-48h即得到厚度为0.5-2.0mm、孔隙率为60%-80%的用于锂电池隔膜的藻酸盐敷料薄膜。
进一步优选，所述化学处理液的pH值为10。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明制得的藻酸盐隔膜厚度合适，利于锂离子电池的组装；
2、本发明制得的藻酸盐隔膜能有效提高锂离子的电导率；
3、本发明用于处理修饰藻酸盐隔膜的设备简单、操作方便且成本低廉；
4、本发明制得的藻酸盐隔膜便于后期接枝处理，便于实现隔膜的功能化。
附图说明
图1是未改性的医用藻酸盐敷料SEM图；
图2是本发明实施例1制得的锂离子电池隔膜的SEM图；
图3是本发明实施例2制得的锂离子电池隔膜的SEM图；
图4是本发明实施例3制得的锂离子电池隔膜的SEM图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
将切片厚度为1.5-2.0mm的医用藻酸盐敷料浸泡于无水乙醇与氢氧化锂的混合溶液中，密封后于室温反应48h，再用滤纸压干表面的水分，先于80℃鼓风干燥8h，再于100℃真空干燥18h得到用于锂电池隔膜的藻酸盐敷料薄膜。
实施例2
将切片厚度为1.5-2.0mm的医用藻酸盐敷料浸泡于无水乙醇、氢氧化锂与PAA的混合溶液中，密封后于室温反应48h，再用滤纸压干表面的水分，先于80℃鼓风干燥8h，再于100℃真空干燥18h得到用于锂电池隔膜的藻酸盐敷料薄膜。
实施例3
将切片厚度为1.5-2.0mm的医用藻酸盐敷料浸泡于无水乙醇、氢氧化锂与PEO的混合溶液中，密封后于室温反应48h，再用滤纸压干表面的水分，先于80℃鼓风干燥8 h，再于100℃真空干燥18h得到用于锂电池隔膜的藻酸盐敷料薄膜。
表1 未改性与改性隔膜的厚度范围测量结果
未改性隔膜 实施例1隔膜 实施例2隔膜 实施例3隔膜
隔膜厚度 1.5 - 2.0 mm 0.5-1.5mm 1.0-2.0mm 1.0-2.0mm
对以上各种实验样品进行比较，图1与图2、图3和图4比较，锂离子电池隔膜颜色发生改变由白色变为橘黄色，隔膜中的杂质离子被锂离子替代，有效减少了组装成锂离子电池之后的副反应；锂离子电池隔膜厚度有所减小，对其厚度进行测试，结果见表1。对改性之后实验样品的SEM图进行比较，图2、图3和图4之间相互对比，图2的结构最牢固、孔径最均匀。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (2)

1.藻酸盐敷料用作锂电池隔膜的修饰方法，其特征在于具体步骤为：将医用藻酸盐敷料切片，切片厚度为1.5-2.0mm，再将医用藻酸盐敷料浸泡于化学处理液中，该化学处理液是将碱性化合物溶于溶剂形成的混合溶液或是将碱性化合物溶于溶剂后再溶解添加剂形成的混合溶液，其中碱性化合物为NaOH、KOH、LiOH、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3或KHCO3中的至少一种，溶剂为水、乙醇、丙酮或乙二醇中的至少一种，添加剂为聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚丁二酸乙二醇酯、聚癸二酸乙二醇、聚乙二醇亚胺、聚氧化乙烯或聚丙烯酸，密封后于室温反应10-72h，再用吸液纸压干藻酸盐敷料中的溶剂，于80℃干燥6-12h，然后于100℃真空干燥10-48h即得到厚度为0.5-2.0mm、孔隙率为60%-80%的用于锂电池隔膜的藻酸盐敷料薄膜。
2.根据权利要求1所述的藻酸盐敷料用作锂电池隔膜的修饰方法，其特征在于：所述化学处理液的pH值为10。
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