[发明专利]一种含硼的陶瓷隔膜及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种含硼的陶瓷隔膜，其特征在于包括隔膜基材，在隔膜基材表面涂布有保护层，所述保护层的主要成分为含硼无机物。

2.如权利要求1所述一种含硼的陶瓷隔膜，其特征在于所述无机物选自二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛、二氧化锆、氧化锌中的至少一种；无机物的颗粒粒径可为5nm～50μm，优选50nm～10μm。

3.如权利要求1所述一种含硼的陶瓷隔膜，其特征在于所述含硼无机物的硼来源于硼酸、四硼酸钠、四硼酸锂、硼氢化钾、硼氢化钠、硼氢化锂、过硼酸钠、偏硼酸钠中的至少一种；优选硼酸。

4.如权利要求1所述一种含硼的陶瓷隔膜，其特征在于所述隔膜基材选自商品化的聚烯烃类多孔聚合物膜、无纺布、用于二次电池聚合物电解质的聚合物材料中的一种，所述用于二次电池聚合物电解质的聚合物材料可选自聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚乙烯醇、聚酰亚胺中的一种，并包括由以上体系衍生的共混、共聚体系，如丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物；所述商品化的聚烯烃类多孔聚合物膜可选自聚乙烯或聚丙烯的单层或多层复合膜。

5.如权利要求1所述一种含硼的陶瓷隔膜，其特征在于所述含硼无机物的厚度为500nm～50μm，可以在隔膜基材单面涂布，也可以在隔膜基材双面涂布。

6.如权利要求1所述一种含硼的陶瓷隔膜，其特征在于所述保护层使用的粘结剂为水系粘结剂或有机系粘结剂；所述水系粘结剂可选自：甲基纤维素钠和丁苯橡胶，明胶和聚乙烯醇，聚丙烯酸酯类三元共聚物乳胶；所述有机系粘结剂可选自聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等中的一种；水系粘结剂一般使用水作为分散介质，有机系粘结剂一般采用N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺作为分散介质。

7.如权利要求1所述含硼的陶瓷隔膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将正硅酸乙酯加入到无水乙醇中，再加入水、氨水、无水乙醇和硼酸的混合液，反应后得到含硼的二氧化硅粒子分散液；

2)将含硼的二氧化硅粒子分散液离心并烘干，获得二氧化硅粉体，再将二氧化硅粉体煅烧，得含硼的二氧化硅粉体；

3)将含硼的二氧化硅粉体、羧甲基纤维素和丁苯橡胶分散于去离子水和无水乙醇的混合溶剂中，并涂布在聚乙烯隔膜上，干燥后即得含硼的陶瓷隔膜。

8.如权利要求7所述含硼的陶瓷隔膜的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述正硅酸乙酯、无水乙醇、水、氨水、无水乙醇和硼酸的配比为9mL∶91mL∶49.5mL∶18mL∶32.5mL∶0.6180g，其中，正硅酸乙酯、无水乙醇、水、氨水、无水乙醇以体积计算，硼酸以质量计算；所述氨水的摩尔浓度可为14mol/L；所述反应的条件可以200r/min的速度搅拌反应3h；所得含硼的二氧化硅粒子分散液中二氧化硅粒子的粒径可为500nm；

在步骤2)中，所述煅烧的条件可于马弗炉中以500℃煅烧6h。

9.如权利要求7所述含硼的陶瓷隔膜的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述含硼的二氧化硅粉体、羧甲基纤维素、丁苯橡胶、去离子水、无水乙醇的配比为1.9g∶1.9g∶0.12g∶10mL∶10mL，其中，含硼的二氧化硅粉体、羧甲基纤维素、丁苯橡胶以质量计算，去离子水、无水乙醇以体积计算；所述羧甲基纤维素可采用质量分数为2％的羧甲基纤维素；所述丁苯橡胶可采用质量分数为50％的丁苯橡胶；所述涂布可采用小型涂布机上在20cm×6m的聚乙烯隔膜上进行涂布。

10.如权利要求1所述含硼的陶瓷隔膜在制备电池中作为隔膜应用。