CN110970588A - 钠离子电池用涂覆隔膜及其制备方法、钠离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锂电池隔膜技术领域，具体涉及一种钠离子电池用涂覆隔膜及其制备方法、钠离子电池。其中钠离子电池用涂覆隔膜的制备方法包括：在基膜表面涂覆陶瓷层；以及在陶瓷层表面涂覆钠离子电池隔膜浆料。可以有效防止钠离子电池的界面电阻增大，阻止其内阻增高，提高了钠离子电池的安全性和电性能。

Description

钠离子电池用涂覆隔膜及其制备方法、钠离子电池
技术领域
本发明属于锂电池隔膜技术领域，具体涉及一种钠离子电池用涂覆隔膜及其制备方法、钠离子电池。
背景技术
目前钠离子电池一般采用传统PP隔膜或PE隔膜。在充电过程中，负极表面容易产生钠枝晶,而钠枝晶会逐渐生长并刺穿隔膜，造成钠离子电池的短路，甚至引起爆炸。针对这一问题，现有的处理方法是在基膜涂覆陶瓷层，但导致传统钠离子电池的界面电阻增大，内阻增高，不利于改善钠离子电池的安全性和电性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种钠离子电池用涂覆隔膜及其制备方法、钠离子电池。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种钠离子电池用涂覆隔膜的制备方法，包括：在基膜表面涂覆陶瓷层；以及在陶瓷层表面涂覆钠离子电池隔膜浆料。
进一步，将CNT、PAANa和水混合，形成所述钠离子电池隔膜浆料。
进一步，所述CNT、PAANa、水的质量份数比值依次为1：0.1-0.8：90-98。
进一步，所述陶瓷层包括：氧化铝、勃姆石、氢氧化铝中的任一种。
进一步，所述基膜包括：PP、PE、PI、无纺布中的任一种。
进一步，所述钠离子电池隔膜浆料的涂覆厚度为0.1-15μm。
又一方面，本发明还提供了一种钠离子电池用涂覆隔膜，包括：基膜、位于基膜表面的陶瓷层和位于陶瓷层表面的钠离子电池隔膜层。
进一步，所述钠离子电池隔膜层包括：CNT、PAANa和水。
另一方面，本发明还提供了一种钠离子电池，包括：如前所述的钠离子电池用涂覆隔膜。
本发明的有益效果是，本发明的钠离子电池用涂覆隔膜及其制备方法、钠离子电池在基膜表面依次涂覆陶瓷层、钠离子电池隔膜浆料，形成钠离子电池用涂覆隔膜，可以有效防止钠离子电池的界面电阻增大，阻止其内阻增高，提高了钠离子电池的安全性和电性能。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的涂覆隔膜的结构示意图；
图2是钠离子电池与传统电池的容量保持率对比图；
图3是钠离子电池与传统电池的短路率对比图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
现对本申请中出现的专有名词或英文缩写进行定义或解释，如表1所示：
表1名词或缩写解释对照表
名词或缩写 中文定义
CNT 碳纳米管
PAANa 聚丙烯酸钠
PP 聚丙烯
PE 聚乙烯
PI 聚酰亚胺
实施例1
本实施例1的钠离子电池用涂覆隔膜的制备方法包括：在基膜表面涂覆陶瓷层；以及在陶瓷层表面涂覆钠离子电池隔膜浆料。
可选的，将CNT、PAANa和水混合，形成所述钠离子电池隔膜浆料。具体操作步骤如下：
(1)先将CNT通过机械研磨进行研磨，使其粒径达到0.1-10μm的范围；
(2)将研磨后的CNT加入水中，进行机械分散，直至分散均匀
(3)将分散后的CNT溶液中加入PAANa，直至搅拌均匀，形成所述钠离子电池隔膜浆料。其中
所述PAANa的合成反应方程式包括如下反应式：
(1)丙烯酸被中和反应，中和反应式为：
CH2＝CH-COOH+NaOH→CH2＝CH-COONa+H2O；
(2)引发剂引发单体自由基聚合，聚合反应式为：
nCH2＝CH-COONa→(CH2-CH)nCOONa。
可选的，所述CNT、PAANa、水的质量份数比值依次为1：0.1-0.8：90-98，优选为1：0.5：95。
可选的，所述陶瓷层包括：氧化铝、勃姆石、氢氧化铝中的任一种。
可选的，所述基膜包括：PP、PE、PI、无纺布中的任一种。
可选的，所述钠离子电池隔膜浆料的涂覆厚度为0.1-15μm，可选为0.5μm、5μm、12μm。
本实施例1的钠离子电池用涂覆隔膜及其制备方法在基膜表面依次涂覆陶瓷层、钠离子电池隔膜浆料，形成钠离子电池用涂覆隔膜，CNT利用自身的强导电性，提升了涂层的钠离子的传输速率，而PAANa不仅可以提升涂层的钠离子的传输速率，同时也起到了让陶瓷层与CNT之间的粘接作用，CNT通过强导电性，改善钠离子电池的界面电阻，避免了钠枝晶的生成，提升了钠离子电池的安全性和电性能。
实施例2
见图1，在实施例1的基础上，本实施例2还提供了一种钠离子电池用涂覆隔膜，包括：基膜1、位于基膜1表面的陶瓷层2和位于陶瓷层2表面的钠离子电池隔膜层3。
可选的，所述基膜1的两侧均可以覆盖陶瓷层2和钠离子电池隔膜层3。
可选的，所述钠离子电池隔膜层3包括：CNT、PAANa和水。
关于钠离子电池用涂覆隔膜的组分含量和具体实施过程参见实施例1中的相关论述，在此不再赘述。
实施例3
在实施例1和2的基础上，本实施例3还提供了一种钠离子电池，包括：如前所述的钠离子电池用涂覆隔膜。
实施例4
(1)制备钠离子电池隔膜浆料
先将1kg CNT通过机械研磨进行研磨，使其粒径达到0.1-10μm的范围；
将研磨后的CNT加入90kg水中，进行机械分散，直至分散均匀；
将分散后的CNT溶液中加入0.1kg PAANa，直至搅拌均匀，形成钠离子电池隔膜浆料。
(2)涂覆
在PP膜表面涂覆陶瓷层；
在陶瓷层表面涂覆钠离子电池隔膜浆料，涂覆厚度为2μm，形成钠离子电池用涂覆隔膜。
实施例5
(1)制备钠离子电池隔膜浆料
先将1kg CNT通过机械研磨进行研磨，使其粒径达到0.1-10μm的范围；
将研磨后的CNT加入98kg水中，进行机械分散，直至分散均匀；
将分散后的CNT溶液中加入0.5kg PAANa，直至搅拌均匀，形成钠离子电池隔膜浆料。
(2)涂覆
在PP膜表面涂覆陶瓷层；
在陶瓷层表面涂覆钠离子电池隔膜浆料，涂覆厚度为10μm，形成钠离子电池用涂覆隔膜。
实施例6
(1)制备钠离子电池隔膜浆料
先将1kg CNT通过机械研磨进行研磨，使其粒径达到0.1-10μm的范围；
将研磨后的CNT加入95kg水中，进行机械分散，直至分散均匀；
将分散后的CNT溶液中加入0.8kg PAANa，直至搅拌均匀，形成钠离子电池隔膜浆料。
(2)涂覆
在PP膜表面涂覆陶瓷层；
在陶瓷层表面涂覆钠离子电池隔膜浆料，涂覆厚度为15μm，形成钠离子电池用涂覆隔膜。
实施例7
(1)制备钠离子电池隔膜浆料
先将1kg CNT通过机械研磨进行研磨，使其粒径达到0.1-10μm的范围；
将研磨后的CNT加入92kg水中，进行机械分散，直至分散均匀；
将分散后的CNT溶液中加入0.3kg PAANa，直至搅拌均匀，形成钠离子电池隔膜浆料。
(2)涂覆
在PE膜表面涂覆陶瓷层；
在陶瓷层表面涂覆钠离子电池隔膜浆料，涂覆厚度为0.1μm，形成钠离子电池用涂覆隔膜。
对比例
选用传统PP膜，并涂覆陶瓷层，形成传统隔膜。
实施例8
图2是钠离子电池与传统电池的容量保持率对比图。
图3是钠离子电池与传统电池的短路率对比图。
如图2和图3所示，在本实施例8中，选用实施例4钠离子电池用涂覆隔膜(新型隔膜)制备新型钠离子电池、对比例中的传统隔膜制备传统钠离子电池，并检测其容量保持率和短路率。测试结果如表2所示。
表2钠离子电池的性能对比
Figure BDA0002323433330000071
由表1，结合实施例4和对比例的隔膜制备过程可以看出，本发明的新型钠离子电池其短路率远小于对比例，容量保持率在循环30次后仍然保持在98％以上，高于对比例。这与钠离子电池的结构是密切相关的。本发明与常规钠离子电池的区别就在陶瓷层涂覆有新型隔膜，通过CNT利用自身的强导电性，提升了涂层的钠离子的传输速率，提高了钠离子电池的电性能；而PAANa不仅可以提升涂层的钠离子的传输速率，同时也起到了让陶瓷层与CNT之间的粘接作用，CNT通过强导电性，改善钠离子电池的界面电阻，避免了钠枝晶的生成，可以有效防止钠枝晶生长或刺穿隔膜的造成钠离子电池短路，提高了钠离子电池的安全性。
综上所述，本申请的钠离子电池用涂覆隔膜及其制备方法、钠离子电池，在基膜表面依次涂覆陶瓷层、钠离子电池隔膜浆料，形成钠离子电池用涂覆隔膜，可以有效防止钠离子电池的界面电阻增大，阻止其内阻增高，提高了钠离子电池的安全性和电性能。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种钠离子电池用涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，包括：
在基膜表面涂覆陶瓷层；以及
在陶瓷层表面涂覆钠离子电池隔膜浆料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
将CNT、PAANa和水混合，形成所述钠离子电池隔膜浆料。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述CNT、PAANa、水的质量份数比值依次为1：0.1-0.8：90-98。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述陶瓷层包括：氧化铝、勃姆石、氢氧化铝中的任一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述基膜包括：PP、PE、PI、无纺布中的任一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述钠离子电池隔膜浆料的涂覆厚度为0.1-15μm。
7.一种钠离子电池用涂覆隔膜，其特征在于，包括：
基膜、位于基膜表面的陶瓷层和位于陶瓷层表面的钠离子电池隔膜层。
8.根据权利要求7所述的钠离子电池用涂覆隔膜，其特征在于，
所述钠离子电池隔膜层包括：CNT、PAANa和水。
9.一种钠离子电池，其特征在于，包括：
如权利要求7所述的钠离子电池用涂覆隔膜。
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