[发明专利]含磺化石墨烯锂盐的锂电池隔膜、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种含磺化石墨烯锂盐的锂电池隔膜及其制备方法和应用。所述制备方法包括：提供聚烯烃类隔膜本体，并以表面处理剂对所述隔膜本体进行羟基化处理，之后将获得的羟基化的隔膜本体于含氨基硅烷的水解物中浸渍，其后将所获的含有氨基的隔膜本体于具有活性磺酸基团的磺化石墨烯锂盐的水溶液中浸渍，从而获得目标产物。本发明提供的锂电池隔膜中磺化石墨烯锂盐与隔膜的结合强度高，吸液和保液能力好，且离子电导率高，倍率性能及循环性能好，同时其制备工艺简单，易于实施和调控，反应条件温和，原料来源广泛，便于规模化生产，在锂离子电池中具有广泛应用前景。

技术领域

本发明涉及一种应用于锂离子电池的隔膜，特别涉及一种含磺化石墨烯锂盐的锂电池隔膜、其制备方法及应用。

背景技术

锂离子电池(LIBs,Lithium Ion Batteries)因其输出电压高、能量密度高、搁置寿命长等优点，目前在消费电子市场已经占据了越来越多的份额。锂离子电池的一个重要组成部分是隔膜，其起到物理隔离正负极材料，电子绝缘而传导锂离子的作用。商用锂离子电池隔膜主要为多微孔聚烯烃隔膜，包括聚乙烯PE，聚丙烯PP和其两者组成的混合薄膜PE/PP/PE，聚烯烃化合物在成本合理范围内可以提供良好的机械性能和化学稳定性。但此类隔膜对于有机电解液的接触性差，不易被电解液润湿，容易造成电解液的泄露，严重影响锂离子电池的离子电导率和安全性能。为此开发一种电解液润湿性好和离子电导率高的聚合物隔膜显得尤为重要。

目前的研究主流主要集中于聚合物与其它有机或无机纳米颗粒进行共混进而充分利用聚合物基体和添加剂的优点，以期得到性能优良的隔膜，但纳米材料具有极大的比表面积，存在难以分散、易团聚的问题，难以均匀地分散于隔膜基体，因此往往导致得到的产品性能不理想。

近年来，一些研究人员尝试以石墨烯优化隔膜性能，但其也存在诸多缺陷，例如：石墨烯的导电率过高而不适于直接应用于隔膜；以及，若采用石墨烯与聚合物共混铸膜方式形成隔膜，则因石墨烯的团聚特性会导致隔膜性能不均一，而若采用物理吸附等方式将石墨烯与聚合物隔膜结合，又往往存在结合强度差，循环稳定性弱等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种含磺化石墨烯锂盐的锂电池隔膜、其制备方法及应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供的一种含磺化石墨烯锂盐的锂电池隔膜的制备方法包括：

S1、提供聚烯烃类隔膜本体，并以表面处理剂对所述隔膜本体进行羟基化处理，获得羟基化的隔膜本体；

S2、将所述羟基化的隔膜本体于含氨基硅烷的水解物中，常温浸渍30s以上，再经干燥处理获得含有氨基的隔膜本体；

S3、将所述含有氨基的隔膜本体于具有活性磺酸基团的磺化石墨烯锂盐的水溶液中，常温浸渍30s以上，再经干燥处理获得所述含磺化石墨烯锂盐的锂电池隔膜。

在一些较佳实施方案中，所述聚烯烃类隔膜本体所含微孔的孔径为0.06μm～1μm，孔隙率为25％～75％，厚度为10μm～50μm。

进一步的，所述聚烯烃类隔膜本体包括聚乙烯(PE)微孔膜、聚丙烯(PP)微孔膜、聚丙烯微孔膜/聚乙烯微孔膜/聚丙烯(PP/PE/PP)微孔膜复合膜中的任意一种，但不限于此。

在一些较佳实施方案中，步骤S1包括：选用硝酸与重铬酸钾的混合溶液作为表面处理剂，羟基化处理温度为50℃～70℃，时间为10min～30min；所述表面处理剂中硝酸与重铬酸钾的摩尔比为1000：1～20:1。

在一些较佳实施方案中，步骤S2包括：将所述羟基化的隔膜本体于含氨基硅烷的水解物中浸渍30s～300s，然后在温度≤100℃的条件下干燥10min～60min。