CN114229817A - 功能性磷酸钛锂铝耐温电池隔膜及其制备方法 - Google Patents
功能性磷酸钛锂铝耐温电池隔膜及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114229817A CN114229817A CN202111506260.2A CN202111506260A CN114229817A CN 114229817 A CN114229817 A CN 114229817A CN 202111506260 A CN202111506260 A CN 202111506260A CN 114229817 A CN114229817 A CN 114229817A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- lithium
- titanium
- aluminum phosphate
- phosphate particles
- 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.)
- Pending
Links
- CVJYOKLQNGVTIS-UHFFFAOYSA-K aluminum;lithium;titanium(4+);phosphate Chemical compound [Li+].[Al+3].[Ti+4].[O-]P([O-])([O-])=O CVJYOKLQNGVTIS-UHFFFAOYSA-K 0.000 title claims abstract description 70
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 83
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 70
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 41
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 30
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 26
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims abstract description 19
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims abstract description 17
- LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N ammonium dihydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].OP(O)([O-])=O LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910000387 ammonium dihydrogen phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 15
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 235000019837 monoammonium phosphate Nutrition 0.000 claims abstract description 15
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims abstract description 7
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 38
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 29
- 229910000664 lithium aluminum titanium phosphates (LATP) Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 9
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 8
- 125000003827 glycol group Chemical group 0.000 abstract description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 19
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 11
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 9
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000009740 moulding (composite fabrication) Methods 0.000 description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B25/00—Phosphorus; Compounds thereof
- C01B25/16—Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
- C01B25/26—Phosphates
- C01B25/45—Phosphates containing plural metal, or metal and ammonium
-
- 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
-
- 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
- H01M50/431—Inorganic material
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Cell Separators (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种功能性磷酸钛锂铝耐温电池隔膜及其制备方法，耐温电池隔膜中含有磷酸钛锂铝，磷酸钛锂铝颗粒的制备方法包括以下步骤：将磷酸二氢氨、碳酸锂、氧化铝和二氧化钛烘干，球磨，得到混合粉体，将混合粉体进行多阶段升温加热，冷却，研磨，得到磷酸钛锂铝颗粒，本发明中因聚乙烯上紧紧包裹磷酸钛锂铝颗粒，使磷酸钛锂铝颗粒不易脱落进入电池的电解液当中，可有效的增加电池隔膜的耐久度，增加电池隔膜的使用寿命和强度；其次，聚乙二醇在磷酸钛锂铝颗粒的表面形成吸附层，使固体颗粒表面的电荷增加，提高形成立体阻碍的颗粒间的反作用力，让磷酸钛锂铝颗粒更加均匀的分散到白油里。
Description
技术领域
本发明属于电池隔膜技术领域，具体来说涉及一种功能性磷酸钛锂铝耐温电池隔膜及其制备方法。
背景技术
磷酸钛锂铝固态电解质具有高的离子电导率以及良好的热稳定性，是一种很有应用前景的固态电解质，但是在目前在运用到电池当中时，由于电解液侵蚀隔膜上涂层胶，很容易使磷酸钛锂铝颗粒脱离隔膜，进入电解液当中。从而会阻挡电解液当中的锂离子穿梭的路径，减小电池充放电效率，从而降低磷酸钛锂铝本身价值。
同时，若基膜的主要成分为聚乙烯时，耐温性能较低，对于高密度电池来说具有安全隐患。
发明内容
针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种磷酸钛锂铝颗粒的制备方法。
本发明的另一目的是提供上述制备方法获得的磷酸钛锂铝颗粒。
基于磷酸钛锂铝颗粒，本发明的另一目的是提供制备耐温电池隔膜的方法，该方法主要运用白油为分散磷酸钛锂铝颗粒的溶剂，聚乙二醇作为分散剂，然后进行砂磨分散，向分散磷酸钛锂铝颗粒的白油中添加聚乙烯颗粒，加热到使聚乙烯颗粒熔融状态，然后进行挤出，拉伸成膜，用二氯甲烷进行萃取，烘干，最终形成耐温电池隔膜。
本发明的另一目的是提供上述方法获得的耐温电池隔膜，本发明获得的耐温电池隔膜微观下呈纤维状态，每根纤维中都包裹磷酸钛锂铝颗粒，因磷酸钛锂铝颗粒在聚乙烯中起到骨架支撑的作用，从而使得在高温下不易使电池隔膜发生形变，更有效的提高电池隔膜的耐温性能。其次因磷酸钛锂铝颗粒的成分为磷酸钛锂铝，可以提高电池隔膜的离子电导率，增加电池的电容量，提高电池的充放电效率。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
一种磷酸钛锂铝颗粒的制备方法，包括以下步骤：
将磷酸二氢氨、碳酸锂、氧化铝和二氧化钛烘干，球磨，得到混合粉体，将所述混合粉体进行多阶段升温加热，冷却，研磨，得到所述磷酸钛锂铝颗粒，其中，按质量份数计，磷酸二氢氨、碳酸锂、氧化铝和二氧化钛的比为(60～65):(8～10):(2～4):(24～26)。
在上述技术方案中，所述烘干的温度为150～200℃，烘干的时间为20～30min。
在上述技术方案中，所述球磨的转速为500～800r/min，球磨的时间为4～6h。
在上述技术方案中，所述多阶段升温加热包括：第一阶段、第二阶段、第三阶段和第四阶段，所述第一阶段为以5～10℃/min的升温速率加热至250～350℃并于该温度保温2～4h；所述第二阶段为以5～10℃/min的升温速率加热至450～550℃并于该温度保温2～4h；所述第三阶段为以5～10℃/min的升温速率加热至650～750℃并于该温度保温2～4h；所述第四阶段为以5～10℃/min的升温速率加热至850～950℃并于该温度保温2～4h。
在上述技术方案中，所述研磨的转速为500～1000/min，研磨的时间为10～24h。
上述制备方法获得的磷酸钛锂铝颗粒。
一种制备耐温电池隔膜的方法，包括以下步骤：
步骤1，先将聚乙二醇与白油混合均匀，再加入所述磷酸钛锂铝颗粒混合均匀后砂磨，得到浆料，其中，按质量份数计，所述聚乙二醇、白油和磷酸钛锂铝颗粒的比为(5～10)：(70～85)：(10～20)；
在所述步骤1中，所述混合均匀的搅拌转速为自转2000～3000r/min、公转30～40r/min，将聚乙二醇与白油混合均匀的搅拌时间为30～40min，加入所述磷酸钛锂铝颗粒混合均匀的搅拌时间为60～80min。
在所述步骤1中，所述砂磨的速度为1000～1500r/min，砂磨的时间为60～80min。
步骤2，在氮气或惰性气体环境下，将步骤1所得浆料和聚乙烯颗粒混合，于100～130℃搅拌40～60min，挤压，得到铸片，其中，按质量份数计，所述浆料和聚乙烯颗粒的比为(60～70)：(30～40)；
在所述步骤2中，所述铸片的厚度为50～80μm。
在所述步骤2中，所述搅拌的速度为30～40r/min，从室温升温至所述100～130℃，升温速度为20～30℃/min。
步骤3，将所述铸片拉伸，再采用二氯甲烷萃取，烘干收卷，得到所述耐温电池隔膜。
在所述步骤3中，所述拉伸为先横拉、后纵拉，其中，所述横拉的倍率为3～5倍，横拉的环境温度为30～50℃，所述纵拉的倍率为1～3倍，纵拉的环境温度为50～70℃。
在所述步骤3中，所述萃取的时间为50～80s。
在所述步骤3中，所述烘干为先于40～60℃烘干7～12s，再于50～70℃烘干5～8s，最后于60～80℃烘干10～15s。
本发明中因聚乙烯上紧紧包裹磷酸钛锂铝颗粒，使磷酸钛锂铝颗粒不易脱落进入电池的电解液当中，可有效的增加电池隔膜的耐久度，增加电池隔膜的使用寿命和强度；其次，聚乙二醇在磷酸钛锂铝颗粒的表面形成吸附层，使固体颗粒表面的电荷增加，提高形成立体阻碍的颗粒间的反作用力，让磷酸钛锂铝颗粒更加均匀的分散到白油里。
附图说明
图1为本发明实施例1所得的耐温电池隔膜的SEM。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
本发明具体实施方式中使用的相关仪器设备如下：
卧式砂磨机：东莞市琅菱机械有限公司Model NO.型卧式砂磨机。
实施例1
一种磷酸钛锂铝颗粒的制备方法，包括以下步骤：
在烘箱中放入磷酸二氢氨、碳酸锂、氧化铝和二氧化钛，于150℃烘干20min，取出冷却后放入球磨机中以500r/min的转速研磨4h，得到混合粉体，将混合粉体置于陶瓷坩埚中，再将陶瓷坩埚放入马弗炉中，以5℃/min的升温速率加热至250℃并于该温度保温2h，接着以5℃/min的升温速率加热至450℃并于该温度保温2h；再以5℃/min的升温速率加热至650℃并于该温度保温2h；最后以5℃/min的升温速率加热至850℃并于该温度保温2h，破碎后加入到球磨机中，以500r/min的转速研磨10h，得到磷酸钛锂铝颗粒，其中，按质量份数计，磷酸二氢氨、碳酸锂、氧化铝和二氧化钛的比为60:8:2:24。
多阶段升温加热主要作用为使混合的粉体均匀的释放反应气体如二氧化碳和氨气等，使反应更均匀彻底，减少生成副产物。
一种制备耐温电池隔膜的方法，包括以下步骤：
步骤1，以自转2000r/min、公转30r/min的速度，先将聚乙二醇与白油搅拌30min，再加入磷酸钛锂铝颗粒搅拌60min至均匀，最后放入卧式砂磨机中在1000r/min转速下砂磨60min，得到浆料，其中，按质量份数计，聚乙二醇、白油和磷酸钛锂铝颗粒的比为5：85：10；
步骤2，在氮气环境下，将步骤1所得浆料和聚乙烯颗粒放入封闭搅拌罐中，在30r/min的搅拌转速下，从室温以20℃/min的升温速度升温至100℃后再搅拌40min，从搅拌罐中均匀挤压得到50μm厚铸片，按质量份数计，浆料和聚乙烯颗粒的比为60：40；
步骤3，将铸片先横拉、后纵拉，再采用二氯甲烷萃取50s造孔，烘干收卷，得到耐温电池隔膜，其中，横拉的倍率为3倍，横拉的环境温度为30℃，纵拉的倍率为1倍，纵拉的环境温度为50℃，烘干为先于40℃烘干7s(排风频率为13Hz、进风频率为14Hz)，再于50℃烘干5s(排风频率为15Hz、进风频率为16Hz)，最后于60℃烘干10s(排风频率为15Hz、进风频率为16Hz)。
萃取槽分10个小槽，每个槽深均为1m，二氯甲烷在萃取池中的循环过程为从槽后向前溢流，流速为4L/min。
图1所示为实施例1所得耐温电池隔膜的表面扫描电镜，可以看到聚乙烯紧紧地包住磷酸钛锂铝颗粒，使磷酸钛锂铝颗粒不易进入到电解液中，因磷酸钛锂铝颗粒的骨架支撑更具有耐温性能；聚乙烯纤维较为明显立体，有利于锂离子相互穿梭，此结构在电池当中更有利于磷酸钛锂铝颗粒释放锂离子，增加电池寿命，提高电池的工作效率。
实施例2
一种磷酸钛锂铝颗粒的制备方法，包括以下步骤：
在烘箱中放入磷酸二氢氨、碳酸锂、氧化铝和二氧化钛，于180℃烘干25min，取出冷却后放入球磨机中以700r/min的转速研磨5h，得到混合粉体，将混合粉体置于陶瓷坩埚中，再将陶瓷坩埚放入马弗炉中，以8℃/min的升温速率加热至300℃并于该温度保温3h，接着以8℃/min的升温速率加热至500℃并于该温度保温3h；再以8℃/min的升温速率加热至700℃并于该温度保温3h；最后以8℃/min的升温速率加热至900℃并于该温度保温3h，破碎后加入到球磨机中，以700r/min的转速研磨18h，得到磷酸钛锂铝颗粒，其中，按质量份数计，磷酸二氢氨、碳酸锂、氧化铝和二氧化钛的比为63:9:3:25。
一种制备耐温电池隔膜的方法，包括以下步骤：
步骤1，以自转2500r/min、公转35r/min的速度，先将聚乙二醇与白油搅拌35min，再加入磷酸钛锂铝颗粒搅拌70min至均匀，最后放入卧式砂磨机中在1300r/min转速下砂磨70min，得到浆料，其中，按质量份数计，聚乙二醇、白油和磷酸钛锂铝颗粒的比为7：78：15；
步骤2，在氮气环境下，将步骤1所得浆料和聚乙烯颗粒放入封闭搅拌罐中，在40r/min的搅拌速度下，从室温以30℃/min的升温速度升温至130℃后搅拌60min，从搅拌罐中均匀挤压得到70μm厚铸片，按质量份数计，浆料和聚乙烯颗粒的比为65：35；
步骤3，将铸片先横拉、后纵拉，再采用二氯甲烷萃取70s造孔，烘干收卷，得到耐温电池隔膜，其中，横拉的倍率为4倍，横拉的环境温度为40℃，纵拉的倍率为2倍，纵拉的环境温度为60℃，烘干为先于50℃烘干10s(排风频率为13Hz、进风频率为14Hz)，再于60℃烘干7s(排风频率为15Hz、进风频率为16Hz)，最后于70℃烘干12s(排风频率为15Hz、进风频率为16Hz)。
萃取槽分10个小槽，每个槽深均为1m，二氯甲烷在萃取池中的循环过程为从槽后向前溢流，流速为5L/min。
实施例3
一种磷酸钛锂铝颗粒的制备方法，包括以下步骤：
在烘箱中放入磷酸二氢氨、碳酸锂、氧化铝和二氧化钛，于200℃烘干30min，取出冷却后放入球磨机中以800r/min的转速研磨6h，得到混合粉体，将混合粉体置于陶瓷坩埚中，再将陶瓷坩埚放入马弗炉中，以10℃/min的升温速率加热至350℃并于该温度保温4h，接着以10℃/min的升温速率加热至550℃并于该温度保温4h；再以10℃/min的升温速率加热至750℃并于该温度保温4h；最后以10℃/min的升温速率加热至950℃并于该温度保温4h，破碎后加入到球磨机中，以800r/min，研磨10h，得到磷酸钛锂铝颗粒，其中，按质量份数计，磷酸二氢氨、碳酸锂、氧化铝和二氧化钛的比为65:10:4:26。
一种制备耐温电池隔膜的方法，包括以下步骤：
步骤1，以自转3000r/min、公转40r/min的速度，先将聚乙二醇与白油搅拌40min，再加入磷酸钛锂铝颗粒搅拌80min至均匀，最后放入卧式砂磨机中在1500r/min转速下砂磨80min，得到浆料，其中，按质量份数计，聚乙二醇、白油和磷酸钛锂铝颗粒的比为10：70：20；
步骤2，在氮气环境下，将步骤1所得浆料和聚乙烯颗粒放入封闭搅拌罐中，在40r/min的搅拌速度下，从室温以30℃/min的升温速度升温至130℃后再搅拌60min，从搅拌罐中均匀挤压得到80μm厚铸片，按质量份数计，浆料和聚乙烯颗粒的比为70：30；
步骤3，将铸片先横拉、后纵拉，再采用二氯甲烷萃取80s造孔，烘干收卷，得到耐温电池隔膜，其中，横拉的倍率为5倍，横拉的环境温度为50℃，纵拉的倍率为3倍，纵拉的环境温度为70℃，烘干为先于60℃烘干12s(排风频率为13Hz、进风频率为14Hz)，再于70℃烘干8s(排风频率为15Hz、进风频率为16Hz)，最后于80℃烘干15s(排风频率为15Hz、进风频率为16Hz)。
萃取槽分10个小槽，每个槽深均为1m，二氯甲烷在萃取池中的循环过程为从槽后向前溢流，流速为6L/min。
对比例1
一种制备电池隔膜的方法，包括以下步骤：
步骤1，以自转2000r/min、公转30r/min的速度，先将聚乙二醇与白油搅拌30min，至均匀，最后放入卧式砂磨机中在1000r/min转速下砂磨60min，得到浆料，其中，按质量份数计，聚乙二醇和白油的比为1：9；
步骤2，在氮气环境下，将步骤1所得浆料和聚乙烯颗粒放入封闭搅拌罐中，在30r/min的搅拌转速下，从室温以20℃/min的升温速度升温至100℃后再搅拌40min，从搅拌罐中均匀挤压得到50μm厚铸片；按质量份数计，浆料和聚乙烯颗粒的比为60：40。
步骤3，将铸片先横拉、后纵拉，再采用二氯甲烷萃取50s造孔，烘干收卷，得到电池隔膜，其中，横拉的倍率为3倍，横拉的环境温度为30℃，纵拉的倍率为1倍，纵拉的环境温度为50℃，烘干为先于40℃烘干7s(排风频率为13Hz、进风频率为14Hz)，再于50℃烘干5s(排风频率为15Hz、进风频率为16Hz)，最后于60℃烘干10s(排风频率为15Hz、进风频率为16Hz)。
萃取槽分10个小槽，每个槽深均为1m，二氯甲烷在萃取池中的循环过程为从槽后向前溢流，流速为4L/min。
对比例2
一种磷酸钛锂铝颗粒的制备方法，包括以下步骤：
在烘箱中放入磷酸二氢氨、碳酸锂、氧化铝和二氧化钛，于150℃烘干30min，取出冷却后放入球磨机中以800r/min的转速研磨4h，得到混合粉体，将混合粉体置于陶瓷坩埚中，再将陶瓷坩埚放入马弗炉中，以10℃/min的升温速率加热至250℃并于该温度保温4h，接着以10℃/min的升温速率加热至450℃并于该温度保温4h；再以10℃/min的升温速率加热至650℃并于该温度保温4h；最后以10℃/min的升温速率加热至850℃并于该温度保温4h，破碎后加入到球磨机中，以1000r/min的转速研磨10h，得到磷酸钛锂铝颗粒，其中，按质量份数计，磷酸二氢氨、碳酸锂、氧化铝和二氧化钛的比为60:8:2:24。
一种制备电池隔膜的方法，包括以下步骤：
步骤1，以自转3000r/min、公转40r/min的速度，将磷酸钛锂铝颗粒与水搅拌80min至均匀，然后放入卧式砂磨机中在1500r/min转速下砂磨80min，再依次加入2wt％羧甲基纤维素水溶液、异丙醇和粘结剂丙烯酸酯，搅拌20min至均匀，得到磷酸钛锂铝浆料，将磷酸钛锂铝浆料涂覆在PE膜上，磷酸钛锂铝浆料的涂覆厚度为2μm，于50℃烘干40s后收卷，得到电池隔膜，其中，按质量份数计，磷酸钛锂铝颗粒、羧甲基纤维素水溶液、异丙醇、丙烯酸酯和水的比为20：7：10：5：58。
对比例3
一种磷酸钛锂铝颗粒的制备方法，包括以下步骤：
在烘箱中放入磷酸二氢氨、碳酸锂、氧化铝和二氧化钛，于150℃烘干25min，取出冷却后放入球磨机中以700r/min的转速研磨4h，得到混合粉体，将混合粉体置于陶瓷坩埚中，再将陶瓷坩埚放入马弗炉中，以8℃/min的升温速率加热至250℃并于该温度保温3h，接着以8℃/min的升温速率加热至450℃并于该温度保温3h；再以8℃/min的升温速率加热至650℃并于该温度保温3h；最后以8℃/min的升温速率加热至850℃并于该温度保温3h，破碎后加入到球磨机中，以900r/min的转速研磨10h，得到磷酸钛锂铝颗粒，其中，按质量份数计，磷酸二氢氨、碳酸锂、氧化铝和二氧化钛的比为60:8:2:24。
一种制备电池隔膜的方法，包括以下步骤：
步骤1，以自转2000r/min、公转30r/min的速度，先将聚乙二醇与正十二烷烃搅拌30min，再加入磷酸钛锂铝颗粒搅拌60min至均匀，最后放入卧式砂磨机中在1000r/min转速下砂磨60min，得到浆料，其中，按质量份数计，聚乙二醇、正十二烷烃和磷酸钛锂铝颗粒的比为5：85：10；
步骤2，在氮气环境下，将步骤1所得浆料和聚乙烯颗粒放入封闭搅拌罐中，在30r/min的搅拌转速下，从室温以20℃/min的升温速度升温至100℃后再搅拌40min，从搅拌罐中均匀挤压得到70μm厚铸片；按质量份数计，浆料和聚乙烯颗粒的比为60：40。
步骤3，将铸片先横拉、后纵拉，再采用二氯甲烷萃取70s造孔，烘干收卷，得到电池隔膜，其中，横拉的倍率为3倍，横拉的环境温度为30℃，纵拉的倍率为1倍，纵拉的环境温度为50℃，烘干为先于40℃烘干7s(排风频率为13Hz、进风频率为14Hz)，再于50℃烘干5s(排风频率为15Hz、进风频率为16Hz)，最后于60℃烘干10s(排风频率为15Hz、进风频率为16Hz)。
萃取槽分10个小槽，每个槽深均为1m，二氯甲烷在萃取池中的循环过程为从槽后向前溢流，流速为4L/min。
对实施例和对比例所得耐温电池隔膜和电池隔膜进行测试，测试结果如表1所示。
表1
将实施例所得的耐温电池隔膜和对比例所得的电池隔膜卷绕电池进行循环测试，电池厚度为3.5mm，宽度为78mm，高度为131mm(型号：LFT-606090)，标称容量为4000mAh，内阻小于40mΩ，标称电压3.7V，其中正极材料为磷酸铁锂；负极材料为石墨；电解液为以六氟磷酸锂为溶质，碳酸脂为溶剂，测定容量保持率，测试结果如表2所示。
表2
由表1的数据可知，实施例与对比例相比，使用磷酸钛锂铝颗粒作为基膜的支撑骨架，耐温电池隔膜的耐温性能得到很大提高，拉伸强度也相应的的提高。
由表2的数据可知，实施例与对比例相比，实施例所得的耐温电池隔膜用于电池在经过循环1000次后的电池的放电容量变化衰减很小，证明磷酸钛锂铝颗粒作用于耐温电池隔膜时可以大大的提高电池的容量保持率，而对比例1中没有磷酸钛锂铝没有补充锂离子的锂源，所以循环过程中容量的衰减很快；对比例2中电池中因为释放锂离子时因有少量磷酸钛锂铝颗粒进入到电解液当中影响锂离子的穿梭，无法有效的提高容量的保持率。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种磷酸钛锂铝颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将磷酸二氢氨、碳酸锂、氧化铝和二氧化钛烘干，球磨，得到混合粉体，将所述混合粉体进行多阶段升温加热，冷却，研磨，得到所述磷酸钛锂铝颗粒，其中，按质量份数计，磷酸二氢氨、碳酸锂、氧化铝和二氧化钛的比为(60～65):(8～10):(2～4):(24～26)。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为150～200℃，烘干的时间为20～30min，所述球磨的转速为500～800r/min，球磨的时间为4～6h。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述多阶段升温加热包括：第一阶段、第二阶段、第三阶段和第四阶段，所述第一阶段为以5～10℃/min的升温速率加热至250～350℃并于该温度保温2～4h；所述第二阶段为以5～10℃/min的升温速率加热至450～550℃并于该温度保温2～4h；所述第三阶段为以5～10℃/min的升温速率加热至650～750℃并于该温度保温2～4h；所述第四阶段为以5～10℃/min的升温速率加热至850～950℃并于该温度保温2～4h。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述研磨的转速为500～1000/min，研磨的时间为10～24h。
5.如权利要求1～4中任意一项所述制备方法获得的磷酸钛锂铝颗粒。
6.一种制备耐温电池隔膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，先将聚乙二醇与白油混合均匀，再加入权利要求5所述的磷酸钛锂铝颗粒混合均匀后砂磨，得到浆料，其中，按质量份数计，所述聚乙二醇、白油和磷酸钛锂铝颗粒的比为(5～10)：(70～85)：(10～20)；
步骤2，在氮气或惰性气体环境下，将步骤1所得浆料和聚乙烯颗粒混合，于100～130℃搅拌40～60min，挤压，得到铸片，其中，按质量份数计，所述浆料和聚乙烯颗粒的比为(60～70)：(30～40)；
步骤3，将所述铸片拉伸，再采用二氯甲烷萃取，烘干收卷，得到所述耐温电池隔膜。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述混合均匀的搅拌转速为自转2000～3000r/min、公转30～40r/min，将聚乙二醇与白油混合均匀的搅拌时间为30～40min，加入所述磷酸钛锂铝颗粒混合均匀的搅拌时间为60～80min；
在所述步骤1中，所述砂磨的速度为1000～1500r/min，砂磨的时间为60～80min。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述铸片的厚度为50～80μm；
在所述步骤2中，所述搅拌的速度为30～40r/min，从室温升温至所述100～130℃，升温速度为20～30℃/min。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述拉伸为先横拉后纵拉，其中，所述横拉的倍率为3～5倍，横拉的环境温度为30～50℃，所述纵拉的倍率为1～3倍，纵拉的环境温度为50～70℃；
在所述步骤3中，所述萃取的时间为50～80s。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述烘干为先于40～60℃烘干7～12s，再于50～70℃烘干5～8s，最后于60～80℃烘干10～15s。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111506260.2A CN114229817A (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 功能性磷酸钛锂铝耐温电池隔膜及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111506260.2A CN114229817A (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 功能性磷酸钛锂铝耐温电池隔膜及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114229817A true CN114229817A (zh) | 2022-03-25 |
Family
ID=80754596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111506260.2A Pending CN114229817A (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 功能性磷酸钛锂铝耐温电池隔膜及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114229817A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115832611A (zh) * | 2022-09-02 | 2023-03-21 | 北京卫蓝新能源科技有限公司 | 嵌入式固态电解质隔膜及其制备方法与应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109494390A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-03-19 | 溧阳天目先导电池材料科技有限公司 | 一种改性固态电解质膜及其制备方法和锂电池 |
| CN112688029A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-04-20 | 江苏厚生新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池多层复合隔膜及其制备方法 |
| CN113174073A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-07-27 | 昆山宝创新能源科技有限公司 | 聚乙烯微孔膜及其制备方法、锂离子电池用隔膜 |
| CN113644377A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-11-12 | 河北金力新能源科技股份有限公司 | 一种半固态磷酸钛锂铝凝胶电解质隔膜浆料及其制备方法和应用 |
-
2021
- 2021-12-10 CN CN202111506260.2A patent/CN114229817A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109494390A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-03-19 | 溧阳天目先导电池材料科技有限公司 | 一种改性固态电解质膜及其制备方法和锂电池 |
| CN112688029A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-04-20 | 江苏厚生新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池多层复合隔膜及其制备方法 |
| CN113174073A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-07-27 | 昆山宝创新能源科技有限公司 | 聚乙烯微孔膜及其制备方法、锂离子电池用隔膜 |
| CN113644377A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-11-12 | 河北金力新能源科技股份有限公司 | 一种半固态磷酸钛锂铝凝胶电解质隔膜浆料及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 福建省五交化公司: "《中华医学百科全书 中药制剂学》", 中国协和医科大学出版社, pages: 263 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115832611A (zh) * | 2022-09-02 | 2023-03-21 | 北京卫蓝新能源科技有限公司 | 嵌入式固态电解质隔膜及其制备方法与应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110993892B (zh) | 一种柔性锂金属负极骨架材料及其制备方法和应用 | |
| CN104681787B (zh) | 多层薄膜的锂离子电池自支撑硅基负极材料及其制备方法 | |
| CN108448080A (zh) | 一种石墨烯包覆硅/金属复合负极材料及其制备方法 | |
| CN108682833B (zh) | 一种磷酸铁锂基改性正极材料制备方法 | |
| CN108807896B (zh) | 一种氮掺杂碳包覆硅碳复合材料的制备方法 | |
| CN109786707A (zh) | 一种锂离子电池负极复合材料及其制备方法 | |
| CN112538692B (zh) | 一种Co-Mn双金属有机骨架衍生的多孔碳纤维及其制备方法和应用 | |
| CN101916848A (zh) | 一种磷酸铁锂包覆锰酸锂复合电极材料及其制备方法 | |
| CN113526561A (zh) | 一种正极补锂材料及其制备方法与应用 | |
| CN108808008B (zh) | 一种三维混合离子电子导体集流体及其制备方法和应用 | |
| CN113644377A (zh) | 一种半固态磷酸钛锂铝凝胶电解质隔膜浆料及其制备方法和应用 | |
| CN113161524A (zh) | 一种利用废旧磷酸铁锂电池得到的复合正极材料及其方法和应用 | |
| CN114171736B (zh) | 一种水性锰酸锂正极浆料及其制备方法 | |
| CN111477862A (zh) | 一种碳包覆磷酸锰铁锂的锂离子电池正极材料及其制法 | |
| CN114229817A (zh) | 功能性磷酸钛锂铝耐温电池隔膜及其制备方法 | |
| CN113036089B (zh) | 一种锂离子电池负极制备方法、负极和锂离子电池 | |
| CN113964310A (zh) | 一种具有sei层的人造石墨负极材料及其制备方法和应用 | |
| CN110592807B (zh) | 一种抑制锂枝晶生长的薄膜材料及其制备方法 | |
| CN109256547A (zh) | 一种多孔石墨烯-磷酸铁锂正极材料的制备方法 | |
| CN112713270B (zh) | 一种快充石墨负极材料的制备方法 | |
| CN115520911A (zh) | 一种锂镍复合氧化物正极材料及其制备方法 | |
| CN108448084A (zh) | 一种二维层状结构锂电池正极材料及制备方法 | |
| CN110416526B (zh) | 一种锂电池负极材料及其制备方法 | |
| CN113540444A (zh) | 碳包覆纳米纤维材料及其制备方法、电池 | |
| CN112701288A (zh) | 包覆改性石墨材料及其制备方法、应用和锂离子电池 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220325 |