CN108767173B - 一种复合锂离子电池隔膜及其制备方法 - Google Patents

一种复合锂离子电池隔膜及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108767173B
CN108767173B CN201810505392.5A CN201810505392A CN108767173B CN 108767173 B CN108767173 B CN 108767173B CN 201810505392 A CN201810505392 A CN 201810505392A CN 108767173 B CN108767173 B CN 108767173B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium ion
ion battery
composite lithium
imidazolyl
silicon dioxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810505392.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108767173A (zh
Inventor
左晓希
吴锦华
南俊民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China Normal University
Original Assignee
South China Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China Normal University filed Critical South China Normal University
Priority to CN201810505392.5A priority Critical patent/CN108767173B/zh
Publication of CN108767173A publication Critical patent/CN108767173A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108767173B publication Critical patent/CN108767173B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种复合锂离子电池隔膜及其制备方法，该复合锂离子电池隔膜由聚烯烃基膜和涂覆在聚烯烃基膜两侧的涂层组成；所述涂层由咪唑基二氧化硅纳米颗粒和有机聚合物组成。其制备方法包括以下步骤：1)制备纳米二氧化硅分散液；2)制备乙烯基二氧化硅纳米颗粒；3)制备咪唑基二氧化硅纳米颗粒；4)在聚烯烃基膜表面生成功能涂层。本发明的复合锂离子电池隔膜的润湿性优异，可以显著提高锂离子电池的电化学循环性能和安全性能。

Description

一种复合锂离子电池隔膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合锂离子电池隔膜及其制备方法，属于锂离子电池技术领域。
背景技术
随着国内外便携式电子设备、电动汽车等的高速发展，人们对锂离子电池的能量密度的要求也越来越高，而电池能量密度增加的同时也必然带来电池安全问题。隔膜是锂离子电池的重要组成部分，起着隔离正负极和离子传导的作用，是影响电池容量和安全性能的重要因素。目前，市场上所用的隔膜大多以聚烯烃为主要材质，此类隔膜具有优异的机械强度和化学稳定性，应用范围很广，但其熔融温度较低、电解液润湿性较差，对电池的安全性能和电化学性能有很大影响。
针对这一缺点，研究者们开发了陶瓷涂层隔膜，但是陶瓷涂层与聚烯烃基膜不能形成一个有机整体，导致部分无机纳米粒子易脱落；另外，由于无机纳米粒子易在基膜孔道中紧密堆积，导致隔膜的电化学性能发挥受到限制，如隔膜的离子电导性降低。
因此，有必要开发一种电化学性能更加优异、安全性更好的复合锂离子电池隔膜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合锂离子电池隔膜及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种复合锂离子电池隔膜，由聚烯烃基膜和涂覆在聚烯烃基膜两侧的涂层组成；所述涂层由咪唑基二氧化硅纳米颗粒和有机聚合物组成。
所述咪唑基二氧化硅纳米颗粒的粒径为100～500nm。
所述有机聚合物为聚偏氟乙烯、聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)、纤维素、聚甲基丙烯酸酯中的至少一种。
所述咪唑基二氧化硅纳米颗粒、有机聚合物的质量比为1：(0.25～4)。
上述复合锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将正硅酸四乙酯-乙醇混合液加入氨水-乙醇-水混合液中，充分反应，得到纳米二氧化硅分散液；
2)将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入纳米二氧化硅分散液中，充分反应，再固液分离，对固体产物进行洗涤、干燥，得到乙烯基二氧化硅纳米颗粒；
3)将1-乙烯基咪唑、苯乙烯、引发剂和乙烯基二氧化硅纳米颗粒加入溶剂中，充分反应，再固液分离，对固体产物进行洗涤、干燥，得到咪唑基二氧化硅纳米颗粒；
4)将咪唑基二氧化硅纳米颗粒和有机聚合物分散在溶剂中，得到铸膜液，再将聚烯烃基膜浸入铸膜液中，充分浸泡、取出干燥，得到复合锂离子电池隔膜。
步骤1)所述正硅酸四乙酯、氨水的体积比为1：(1.3～16.2)。
步骤1)所述氨水的质量分数为25％。
步骤2)所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、纳米二氧化硅分散液的添加量比为1g：(40～60)mL。
步骤3)所述1-乙烯基咪唑、苯乙烯的体积比为(1～3)：1。
步骤3)所述乙烯基二氧化硅纳米颗粒、1-乙烯基咪唑+苯乙烯的质量比为(1～3)：5。
步骤3)所述1-乙烯基咪唑+苯乙烯+乙烯基二氧化硅纳米颗粒、溶剂的添加量比为1g：(50～70)mL。
步骤3)所述引发剂、溶剂的添加量比为1g：(3000～3500)mL。
步骤3)所述引发剂为偶氮二异丁腈。
步骤3)所述溶剂为乙腈。
步骤4)所述铸膜液中咪唑基二氧化硅纳米颗粒和有机聚合物总的质量百分含量为3％～10％。
步骤4)所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、碳酸二甲酯、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的至少一种。
本发明的有益效果是：本发明的复合锂离子电池隔膜的润湿性优异，可以显著提高锂离子电池的电化学循环性能和安全性能。
1)本发明将咪唑基二氧化硅纳米颗粒和有机聚合物的共混物涂覆在聚烯烃基膜上，不仅可以有效改善纳米粒子团聚现象，而且还可以大幅度提高聚烯烃基膜的润湿性；
2)本发明中的咪唑基二氧化硅纳米颗粒可以促进正极固体界面膜的形成，有效抑制电解液分解和正极材料结构塌陷，从而可以提高锂离子电池的电化学性能。
附图说明
图1为实施例1中的咪唑基二氧化硅纳米颗粒的SEM图。
图2为实施例1中的复合锂离子电池隔膜的SEM图。
图3为实施例1中的复合锂离子电池隔膜的接触角。
图4为实施例1中的复合锂离子电池隔膜制成的扣式电池的放电曲线。
具体实施方式
一种复合锂离子电池隔膜，由聚烯烃基膜和涂覆在聚烯烃基膜两侧的涂层组成；所述涂层由咪唑基二氧化硅纳米颗粒和有机聚合物组成。
优选的，所述咪唑基二氧化硅纳米颗粒的粒径为100～500nm。
优选的，所述有机聚合物为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)(PVDF-HFP)、纤维素、聚甲基丙烯酸酯(PMMA)中的至少一种。
优选的，所述咪唑基二氧化硅纳米颗粒、有机聚合物的质量比为1：(0.25～4)。
上述复合锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将正硅酸四乙酯-乙醇混合液加入氨水-乙醇-水混合液中，充分反应，得到纳米二氧化硅分散液；
2)将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入纳米二氧化硅分散液中，充分反应，再固液分离，对固体产物进行洗涤、干燥，得到乙烯基二氧化硅纳米颗粒；
3)将1-乙烯基咪唑、苯乙烯、引发剂和乙烯基二氧化硅纳米颗粒加入溶剂中，充分反应，再固液分离，对固体产物进行洗涤、干燥，得到咪唑基二氧化硅纳米颗粒；
4)将咪唑基二氧化硅纳米颗粒和有机聚合物分散在溶剂中，得到铸膜液，再将聚烯烃基膜浸入铸膜液中，充分浸泡、取出干燥，得到复合锂离子电池隔膜。
优选的，上述复合锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将正硅酸四乙酯-乙醇混合液加入氨水-乙醇-水混合液中，室温搅拌10～15h，得到纳米二氧化硅分散液；
2)将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入纳米二氧化硅分散液中，室温搅拌20～30h，离心，用乙醇和蒸馏水多次洗涤离心得到的固体产物，再110～130℃干燥20～30h，得到乙烯基二氧化硅纳米颗粒；
3)将1-乙烯基咪唑、苯乙烯、引发剂和乙烯基二氧化硅纳米颗粒加入溶剂中，加热至沸腾，充分反应，离心，用乙醇和蒸馏水多次洗涤离心得到的固体产物，再110～130℃干燥20～30h，得到咪唑基二氧化硅纳米颗粒；
4)将咪唑基二氧化硅纳米颗粒和有机聚合物分散在溶剂中，室温搅拌20～30h，得到铸膜液，再将聚烯烃基膜浸入铸膜液中，浸泡20～40min，取出聚烯烃基膜，50～70℃真空干燥20～30h，得到复合锂离子电池隔膜。
优选的，步骤1)所述正硅酸四乙酯、氨水的体积比为1：(1.3～16.2)。
优选的，步骤1)所述氨水的质量分数为25％。
优选的，步骤2)所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、纳米二氧化硅分散液的添加量比为1g：(40～60)mL。
优选的，步骤3)所述1-乙烯基咪唑、苯乙烯的体积比为(1～3)：1。
优选的，步骤3)所述乙烯基二氧化硅纳米颗粒、1-乙烯基咪唑+苯乙烯的质量比为(1～3)：5。
优选的，步骤3)所述1-乙烯基咪唑+苯乙烯+乙烯基二氧化硅纳米颗粒、溶剂的添加量比为1g：(50～70)mL。
优选的，步骤3)所述引发剂、溶剂的添加量比为1g：(3000～3500)mL。
优选的，步骤3)所述引发剂为偶氮二异丁腈。
优选的，步骤3)所述溶剂为乙腈。
优选的，步骤4)所述铸膜液中咪唑基二氧化硅纳米颗粒和有机聚合物总的质量百分含量为3％～10％。
优选的，步骤4)所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、碳酸二甲酯(DMC)、丙酮、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)中的至少一种。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1：
一种复合锂离子电池隔膜，其制备方法如下：
1)将82.8mL乙醇和8.4mL正硅酸四乙酯混合均匀，得到正硅酸四乙酯-乙醇混合液，将16.2mL质量分数25％的浓氨水、28.8mL乙醇和45mL蒸馏水混合均匀，得到氨水-乙醇-水混合液，再边搅拌将正硅酸四乙酯-乙醇混合液匀速加入氨水-乙醇-水混合液中，室温搅拌12h，得到纳米二氧化硅分散液；
2)将4gγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷缓慢滴加到纳米二氧化硅分散液中，室温搅拌24h，高速离心，用乙醇和蒸馏水多次洗涤离心得到的固体产物，再120℃干燥24h，得到乙烯基二氧化硅纳米颗粒；
3)将0.8mL 1-乙烯基咪唑、0.8mL苯乙烯、0.04g偶氮二异丁腈和0.6g乙烯基二氧化硅纳米颗粒加入160mL乙腈中，加热至沸腾，并蒸馏出80mL乙腈，高速离心，用乙醇和蒸馏水多次洗涤离心得到的固体产物，再120℃干燥24h，得到咪唑基二氧化硅纳米颗粒(SEM图见图1)；
4)将0.9g咪唑基二氧化硅纳米颗粒和2.1g聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)分散在60.3mL N,N-二甲基甲酰胺中，25℃搅拌2h，超声1h，再继续搅拌24h，得到铸膜液，再将聚乙烯基膜浸入铸膜液中，浸泡30min，取出聚乙烯基膜，60℃真空干燥24h，得到复合锂离子电池隔膜(SEM图见图2)。
将1μL电解液滴在本实施例步骤4)制备的复合锂离子电池隔膜表面，测量接触角，测得的接触角见图3；将实施例步骤4)制备的复合锂离子电池隔膜在手套箱中组装成扣式电池，复合锂离子电池隔膜夹在正极和负极之间，正极活性材料采用LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2，负极采用锂片，得到的扣式电池的放电曲线见图4。
结果分析：
由图1可知：咪唑基二氧化硅纳米颗粒的粒径约为300nm，呈现出较好的分散性；
由图2可知：咪唑基二氧化硅纳米颗粒在聚乙烯基膜上具有较好的分布，孔隙较为均匀，有利于锂离子通过；
由图3可知：接触角为8.75°，说明该复合锂离子电池隔膜具良好的润湿性，有利于提高离子电导率，从而提高电池容量；
由图4可知：扣式电池在0.5C放电倍率下首次放电比容量为169mAh/g，100圈后容量保持率为75.7％。
实施例2：
一种复合锂离子电池隔膜，其制备方法如下：
1)将124.2mL乙醇和6mL正硅酸四乙酯混合均匀，得到正硅酸四乙酯-乙醇混合液，将24.3mL质量分数25％的浓氨水、43.2mL乙醇和67.5mL蒸馏水混合均匀，得到氨水-乙醇-水混合液，再边搅拌将正硅酸四乙酯-乙醇混合液匀速加入氨水-乙醇-水混合液中，室温搅拌10h，得到纳米二氧化硅分散液；
2)将6gγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷缓慢滴加到纳米二氧化硅分散液中，室温搅拌30h，高速离心，用乙醇和蒸馏水多次洗涤离心得到的固体产物，再110℃干燥30h，得到乙烯基二氧化硅纳米颗粒；
3)将0.8mL 1-乙烯基咪唑、0.8mL苯乙烯、0.04g偶氮二异丁腈和0.9g乙烯基二氧化硅纳米颗粒加入160mL乙腈中，加热至沸腾，并蒸馏出80mL乙腈，高速离心，用乙醇和蒸馏水多次洗涤离心得到的固体产物，再120℃干燥24h，得到咪唑基二氧化硅纳米颗粒；
4)将1.5g咪唑基二氧化硅纳米颗粒和1.5g聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)分散在60.3mL N,N-二甲基甲酰胺中，25℃搅拌2h，超声1h，再继续搅拌24h，得到铸膜液，再将聚乙烯基膜浸入铸膜液中，浸泡30min，取出聚乙烯基膜，60℃真空干燥24h，得到复合锂离子电池隔膜。
经测试，咪唑基二氧化硅纳米颗粒的粒径约为180nm，复合锂离子电池隔膜的接触角为12°，参照实施例1的方法由复合锂离子电池隔膜制备得到的扣式电池在0.5C放电倍率下首次放电比容量为162mAh/g，100圈后容量保持率为70.0％
实施例3：
一种复合锂离子电池隔膜，其制备方法如下：
1)将82.8mL乙醇和12mL正硅酸四乙酯混合均匀，得到正硅酸四乙酯-乙醇混合液，将16.2mL质量分数25％的浓氨水、28.8mL乙醇和45mL蒸馏水混合均匀，得到氨水-乙醇-水混合液，再边搅拌将正硅酸四乙酯-乙醇混合液匀速加入氨水-乙醇-水混合液中，室温搅拌15h，得到纳米二氧化硅分散液；
2)将4gγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷缓慢滴加到纳米二氧化硅分散液中，室温搅拌24h，高速离心，用乙醇和蒸馏水多次洗涤离心得到的固体产物，再120℃干燥24h，得到乙烯基二氧化硅纳米颗粒；
3)将1.2mL 1-乙烯基咪唑、1.2mL苯乙烯、0.06g偶氮二异丁腈和0.45g乙烯基二氧化硅纳米颗粒加入240mL乙腈中，加热至沸腾，并蒸馏出80mL乙腈，高速离心，用乙醇和蒸馏水多次洗涤离心得到的固体产物，再110℃干燥30h，得到咪唑基二氧化硅纳米颗粒；
4)将2.1g咪唑基二氧化硅纳米颗粒和0.9g聚偏氟乙烯分散在60.3mL N,N-二甲基甲酰胺中，25℃搅拌2h，超声1h，再继续搅拌24h，得到铸膜液，再将聚乙烯基膜浸入铸膜液中，浸泡40min，取出聚乙烯基膜，50℃真空干燥30h，得到复合锂离子电池隔膜。
经测试，咪唑基二氧化硅纳米颗粒的粒径约为400nm，复合锂离子电池隔膜的接触角为10.5°，参照实施例1的方法由复合锂离子电池隔膜制备得到的扣式电池在0.5C放电倍率下首次放电比容量为162mAh/g，100圈后容量保持率为72.5％。
实施例4：
一种复合锂离子电池隔膜，其制备方法如下：
1)将82.8mL乙醇和8.4mL正硅酸四乙酯混合均匀，得到正硅酸四乙酯-乙醇混合液，将16.2mL质量分数25％的浓氨水、28.8mL乙醇和45mL蒸馏水混合均匀，得到氨水-乙醇-水混合液，再边搅拌将正硅酸四乙酯-乙醇混合液匀速加入氨水-乙醇-水混合液中，室温搅拌12h，得到纳米二氧化硅分散液；
2)将4gγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷缓慢滴加到纳米二氧化硅分散液中，室温搅拌20h，高速离心，用乙醇和蒸馏水多次洗涤离心得到的固体产物，再110℃干燥30h，得到乙烯基二氧化硅纳米颗粒；
3)将0.8mL 1-乙烯基咪唑、0.8mL苯乙烯、0.04g偶氮二异丁腈和0.9g乙烯基二氧化硅纳米颗粒加入160mL乙腈中，加热至沸腾，并蒸馏出80mL乙腈，高速离心，用乙醇和蒸馏水多次洗涤离心得到的固体产物，再130℃干燥20h，得到咪唑基二氧化硅纳米颗粒；
4)将4.48g咪唑基二氧化硅纳米颗粒和1.12g聚偏氟乙烯分散在72.4mL N-甲基吡咯烷酮中，25℃搅拌2h，超声1h，再继续搅拌20h，得到铸膜液，再将聚乙烯基膜浸入铸膜液中，浸泡40min，取出聚乙烯基膜，50℃真空干燥30h，得到复合锂离子电池隔膜。
经测试，咪唑基二氧化硅纳米颗粒的粒径约为300nm，复合锂离子电池隔膜的接触角为13.5°，参照实施例1的方法由复合锂离子电池隔膜制备得到的扣式电池在0.5C放电倍率下首次放电比容量为171mAh/g，100圈后容量保持率为66.7％。
实施例5：
一种复合锂离子电池隔膜，其制备方法如下：
1)将82.8mL乙醇和1mL正硅酸四乙酯混合均匀，得到正硅酸四乙酯-乙醇混合液，将16.2mL质量分数25％的浓氨水、28.8mL乙醇和45mL蒸馏水混合均匀，得到氨水-乙醇-水混合液，再边搅拌将正硅酸四乙酯-乙醇混合液匀速加入氨水-乙醇-水混合液中，室温搅拌10h，得到纳米二氧化硅分散液；
2)将4gγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷缓慢滴加到纳米二氧化硅分散液中，室温搅拌24h，高速离心，用乙醇和蒸馏水多次洗涤离心得到的固体产物，再130℃干燥20h，得到乙烯基二氧化硅纳米颗粒；
3)将2.4mL 1-乙烯基咪唑、0.8mL苯乙烯、0.04g偶氮二异丁腈和0.6g乙烯基二氧化硅纳米颗粒加入160mL乙腈中，加热至沸腾，并蒸馏出80mL乙腈，高速离心，用乙醇和蒸馏水多次洗涤离心得到的固体产物，再120℃干燥24h，得到咪唑基二氧化硅纳米颗粒；
4)将0.96g咪唑基二氧化硅纳米颗粒、2.68g聚偏氟乙烯和1.16g羟乙基纤维素分散在73.1mL N-甲基吡咯烷酮中，25℃搅拌2h，超声1h，再继续搅拌24h，得到铸膜液，再将聚乙烯基膜浸入铸膜液中，浸泡30min，取出聚乙烯基膜，70℃真空干燥20h，得到复合锂离子电池隔膜。
经测试，咪唑基二氧化硅纳米颗粒的粒径约为100nm，复合锂离子电池隔膜的接触角为11.6°，参照实施例1的方法由复合锂离子电池隔膜制备得到的扣式电池在0.5C放电倍率下首次放电比容量为159mAh/g，100圈后容量保持率为74.6％。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合锂离子电池隔膜，其特征在于：由聚烯烃基膜和涂覆在聚烯烃基膜两侧的涂层组成；所述涂层由咪唑基二氧化硅纳米颗粒和有机聚合物组成；所述咪唑基二氧化硅纳米颗粒的粒径为100～500nm；所述咪唑基二氧化硅纳米颗粒的制备方法包括以下步骤：1)将正硅酸四乙酯-乙醇混合液加入氨水-乙醇-水混合液中，充分反应，得到纳米二氧化硅分散液；2)将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入纳米二氧化硅分散液中，充分反应，再固液分离，对固体产物进行洗涤、干燥，得到乙烯基二氧化硅纳米颗粒；3)将1-乙烯基咪唑、苯乙烯、引发剂和乙烯基二氧化硅纳米颗粒加入溶剂中，充分反应，再固液分离，对固体产物进行洗涤、干燥，得到咪唑基二氧化硅纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的复合锂离子电池隔膜，其特征在于：所述有机聚合物为聚偏氟乙烯、聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)、纤维素、聚甲基丙烯酸酯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的复合锂离子电池隔膜，其特征在于：所述咪唑基二氧化硅纳米颗粒、有机聚合物的质量比为1：(0.25～4)。
4.根据权利要求1所述的复合锂离子电池隔膜，其特征在于：步骤1)所述正硅酸四乙酯、氨水的体积比为1：(1.3～16.2)；步骤1)所述氨水的质量分数为25％。
5.根据权利要求1或4所述的复合锂离子电池隔膜，其特征在于：步骤2)所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、纳米二氧化硅分散液的添加量比为1g：(40～60)mL。
6.根据权利要求1或4所述的复合锂离子电池隔膜，其特征在于：步骤3)所述1-乙烯基咪唑、苯乙烯的体积比为(1～3)：1；步骤3)所述乙烯基二氧化硅纳米颗粒、1-乙烯基咪唑+苯乙烯的质量比为(1～3)：5；步骤3)所述1-乙烯基咪唑+苯乙烯+乙烯基二氧化硅纳米颗粒、溶剂的添加量比为1g：(50～70)mL；步骤3)所述引发剂、溶剂的添加量比为1g：(3000～3500)mL。
7.根据权利要求1或4所述的复合锂离子电池隔膜，其特征在于：步骤3)所述引发剂为偶氮二异丁腈；步骤3)所述溶剂为乙腈。
8.权利要求1所述的复合锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)制备咪唑基二氧化硅纳米颗粒；
2)将咪唑基二氧化硅纳米颗粒和有机聚合物分散在溶剂中，得到铸膜液，再将聚烯烃基膜浸入铸膜液中，充分浸泡、取出干燥，得到复合锂离子电池隔膜。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤2)所述铸膜液中咪唑基二氧化硅纳米颗粒和有机聚合物总的质量百分含量为3％～10％。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤2)所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、碳酸二甲酯、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的至少一种。
CN201810505392.5A 2018-05-24 2018-05-24 一种复合锂离子电池隔膜及其制备方法 Active CN108767173B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810505392.5A CN108767173B (zh) 2018-05-24 2018-05-24 一种复合锂离子电池隔膜及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810505392.5A CN108767173B (zh) 2018-05-24 2018-05-24 一种复合锂离子电池隔膜及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108767173A CN108767173A (zh) 2018-11-06
CN108767173B true CN108767173B (zh) 2021-08-03

Family

ID=64005492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810505392.5A Active CN108767173B (zh) 2018-05-24 2018-05-24 一种复合锂离子电池隔膜及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108767173B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111023554B (zh) * 2019-11-19 2021-07-09 海信(广东)厨卫系统有限公司 一种储水式热水器
CN111916619A (zh) * 2020-07-06 2020-11-10 华南师范大学 一种含改性无机粒子的锂离子电池复合隔膜及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106221480A (zh) * 2016-07-26 2016-12-14 广东工业大学 一种锂离子电池隔膜涂层及其制备方法和应用

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106221480A (zh) * 2016-07-26 2016-12-14 广东工业大学 一种锂离子电池隔膜涂层及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Effects of imidazole on the thermal and conductivity properties of hybrid membrane based on poly(vinyl alcohol)/SiO2;Uma Thanganathan;《J. Mater. Chem.》;20120405;全文 *
Lithium-ion polymer cells assembled with a reactive composite separator containing vinyl-functionalized SiO2 particles;Ji-Hyun Yoo等;《Elsevier B.V.》;20150711;参见第149页引言部分-第155页结论部分 *
Preparation and performance of the polyethylene-supported polyvinylidene fluoride/cellulose acetate butyrate/nano-SiO2 particles blended gel polymer electrolyte;Minkai Zhao等;《Springer》;20160614;全文 *
Preparation of an aminopropyl imidazole-modified silica gel as a sorbent for solid-phase extraction of carboxylic acid compounds and polycyclic aromatic hydrocarbons;Na Wang等;《Analyst》;20140226;全文 *
Preparation of imidazole-functionalized silica by surface-initiated atom transfer radical polymerization and its application for hydrophilic interaction chromatography;Lei Zhang等;《Springer》;20120708;全文 *
Superior Thermally Stable and Nonflammable Porous Polybenzimidazole Membrane with High Wettability for High-Power Lithium-Ion Batteries;Dan Li等;《ACS Appl. Mater. Interfaces》;20170221;全文 *
Synthesis and characterization of silica–polyvinyl imidazole core–shell nanoparticles via combination of RAFT polymerization and grafting-to method;Jafar Ettehadi Gargari等;《Polym. Adv. Technol.》;20171117;参见第1884页引言部分-第1990页结论部分 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108767173A (zh) 2018-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109473609B (zh) 一种有机/无机交联复合锂离子电池隔膜及其制备方法与应用
CN105932203B (zh) 一种具有互穿网络结构的多孔性锂离子电池隔膜的制备方法
CN106356519B (zh) 一种锂离子电池用膨胀石墨/硅@碳负极材料的制备方法
US20190237753A1 (en) Anode active material and anode for lithium-ion battery, method for preparing the anode active material, and lithium-ion battery
CN109119574B (zh) 基于交联与线形聚合物的多孔性锂离子电池隔膜及其制备方法与应用
CN104993088B (zh) 一种低温闭孔高温稳定的无纺布型锂电池隔膜及制备方法
Ju et al. Unique core–shell structured SiO 2 (Li+) nanoparticles for high-performance composite polymer electrolytes
CN110911612B (zh) 一种基于醋酸纤维素的交联复合型锂离子电池隔膜及其制备方法与应用
WO2020034168A1 (zh) 基于交联与线形聚合物的多孔性锂离子电池隔膜及其制备方法与应用
CN109755644B (zh) 凝胶复合聚合物电解质膜及其制备方法、锂离子电池
CN104852025A (zh) 一种锂硫电池用氧化石墨烯包覆硫颗粒复合正极材料及其制备方法
CN108767173B (zh) 一种复合锂离子电池隔膜及其制备方法
CN111540868A (zh) 一种二维二氧化锰修饰聚丙烯隔膜的制备方法和应用
CN111755650A (zh) 一种利用紫外辐射接枝改性锂电池隔膜的制备方法、锂电池隔膜及其应用
CN110165152A (zh) 固态正极复合材料、其制备方法与应用
CN113839099A (zh) 一种高性能的全固态锂离子电池的制备方法
CN114725616A (zh) 一种无机杂化芳纶纳米纤维隔膜、制备方法及其在锂电池中的应用
CN113764823B (zh) 高性能梯度复合凝胶聚合物隔膜及其制备方法
CN113451703B (zh) 高离子导通性复合凝胶聚合物隔膜及其制备方法
CN114649560A (zh) 一种Zn-MOF/PAN@PAN复合隔膜材料及其制备方法和应用
CN109167036B (zh) 一种TiN与导电聚合物复合改性的锂离子层状三元正极材料及其制备方法
Pan et al. Ion selective separators based on graphene oxide for stabilizing lithium organic batteries
CN109065805B (zh) 一种高吸液率水性聚合物隔膜的制备方法
Cao et al. Composite electrospun membranes containing a monodispersed nano-sized TiO 2@ Li+ single ionic conductor for Li-ion batteries
CN109888157B (zh) 一种隔膜及其制备方法和包含该隔膜的锂离子电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant