[发明专利]一种锂电池隔膜用纳米氧化铝粉体材料以及由其得到的锂电池隔膜

说明书

技术领域

本发明属于纳米粉体技术领域，更具体地，本发明涉及一种锂电池隔膜用纳米氧化铝粉体材料以及由其得到的锂电池隔膜。

背景技术

锂电池广泛应用于手机、便携式电脑、照相机、摄像机等电子产品领域。其具有能量密度高、电压高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、放电电压稳定、充放电快速和环保等优点。隔膜是锂离子电池的核心部件，其性能的好坏直接影响锂电池的电池容量、循环使用寿命和安全性能。

目前，商品化的锂电池隔膜主要是以聚乙烯和聚丙烯为材料的聚烯烃微孔膜。这些传统聚烯烃隔膜的熔点较低，受热后会出现收缩，造成电池正负极接触短路；另外，聚烯烃类隔膜本身的机械性能也不好。通过加入无机粉体，如氧化铝进行改性，可在一定程度上解决耐热问题，但其与膜的相容性一直存在着问题，常常导致力学强度的下降，且易造成孔隙率低以及孔径分布不均的问题。

因此，需要对无机粉体进行技术改进，以制备具有更好的机械性能以及更佳的孔径分布的锂电池用隔膜。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的一个方面提供一种锂电池隔膜用纳米氧化铝粉体材料，其特征在于，所述粉体材料以纳米氧化铝为内核，且由内而外，依次包覆有磺化聚醚胺层以及聚醚胺-超支化聚吡咙共聚物层。

在一种实施方式中，所述纳米氧化铝的粒径为10-100纳米；优选地，所述纳米氧化铝的粒径为20-80纳米；更优选地，所述纳米氧化铝的粒径为30纳米。

在一种实施方式中，所述纳米氧化铝为片状，且所述片状纳米氧化铝的制备方法为：

（1)将粒度为100μm的铝粉放入容积为2.5升，功率为0.3kW的滚压振动磨机，研磨3h；

（2)将步骤1制备的铝粉与自来水按照重量比1∶15混合，然后放入超声震荡器，超声分散3h，制备得到白色乳状Al(OH)3胶体；

（3)将步骤2制备的白色乳状Al(OH)3胶体，压滤后放入恒温干燥箱，80℃干燥16h，得到Al(OH)3粉末；

（4)最后将步骤3得到的Al(OH)3粉末放入箱式电阻炉，210℃恒温干燥4h，取出即为片状纳米Al2O3。

在一种实施方式中，所述磺化聚醚胺层的厚度为1-10微米；优选地，所述磺化聚醚胺层的厚度为2-8微米；更优选地，所述磺化聚醚胺层的厚度为5.1微米。

在一种实施方式中，所述磺化聚醚胺由以下方法制备而成：

在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.255mol的苄胺和500克二甲基亚砜，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h, 反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20 小时，得到聚醚胺；

在100mL干燥的三颈瓶中，依次加入1克的上述聚醚胺以及10mL的质量分数98%的浓硫酸，在氮气保护下，25℃下搅拌60min后，倒入冰水中，用冰水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，80℃干燥24小时即得磺化聚醚胺。

在一种实施方式中，所述聚醚胺-超支化聚吡咙共聚物层的厚度为1-10微米；优选地，所述聚醚胺-超支化聚吡咙共聚物层的厚度为3-7微米；更优选地，所述聚醚胺-超支化聚吡咙共聚物层的厚度为4.2微米。

在一种实施方式中，所述聚醚胺-超支化聚吡咙共聚物由以下方法制备而成：

（1）制备氨基封端聚醚胺

在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入95克的环氧树脂E51、0.26mol的苄胺和700克二甲基亚砜，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温95℃反应6h，反应结束后，降至室温，并迅速倒入2000mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，50℃干燥24小时，得到氨基封端聚醚胺；

（2）制备超支化聚吡咙

在100mL干燥的三颈瓶中，依次加入0.01摩尔的1，3，5-三(4-萘氧基-1，8-二酸)苯三酐和25mL间甲酚，在氮气保护下搅拌，当三酐完全溶解后，加入0.006摩尔的3，3’-二氨基联苯胺，在室温下搅拌60min后，加热至80℃，反应4h，再在185℃下，反应10h；反应结束后，降至室温，并迅速倒入2000mL甲醇中，得到大量固体沉淀；用甲醇反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，50℃干燥24小时，即得萘酐封端超支化聚吡咙；

（3）制备聚醚胺-超支化聚吡咙共聚物