[发明专利]一种锂离子电池复合隔膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池复合隔膜的制备方法，涉及锂离子电池技术领域，包括以下步骤：改性石墨烯制备、改性石墨烯分散液制备、改性石墨烯/有机聚合物制备、隔膜制备。本发明是在聚烯烃隔膜表面沉淀改性石墨烯/有机聚合物，制得的复合隔膜兼具有机聚合物改性隔膜的化学稳定性、电化学稳定性、热力学稳定性、柔韧性及高孔隙率和石墨烯的机械强度高及散热快等特性，石墨烯上修饰的苯羧基可以与电解液中的锂离子作用，提高锂离子的去溶剂化程度以提高锂离子的传导速率，亲水性基团羧基还可以提高基膜对电解液的润湿性，制备的锂离子复合隔膜提高了锂离子电池的安全性能和电化学性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池复合隔膜的制备方法。

背景技术

在锂离子电池中，隔膜是一个非常重要的组件。它的主要作用是物理隔离正极和负极并阻止电子的通过以免引起短路，同时允许锂离子的传导。隔膜的性能直接决定了电池的内阻，电解液的吸附，锂离子的传导等，极大地影响电池的电化学性能和安全性能。现如今，聚烯烃材料例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)以其优异的机械性能，化学稳定性以及廉价的特点在隔膜市场中占据主导的地位。然而这种聚烯烃材料的热稳定性能很差，熔点很低，在高温下会产生很大的热收缩，导致正负极材料直接接触，造成内部短路，以至于造成电池的燃烧和爆炸。此外，聚烯烃材料的电解液浸润性差，电解液吸液和保液率低，导致锂离子电池的循环以及倍充倍放性能差，大大限制了其在动力电池方面的应用。

聚偏氟乙烯聚合物是一种白色粉末状结晶性聚合物。具有良好的电化学稳定性和阻燃能力，其极易被制备成具有较高孔隙率的多孔网格结构，因此具有优良的吸液率。然而，聚偏氟乙烯在被电解质活化的条件下形成的凝胶电解质极大地降低了隔膜的机械强度。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种锂离子电池复合隔膜的制备方法，是在聚烯烃隔膜表面沉淀改性石墨烯/有机聚合物，从而得到兼具多孔结构，良好机械性能，热稳定性能以及优良电化学性能的新型隔膜。

本发明提出的一种锂离子电池复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、改性石墨烯制备：将石墨烯纳米片加入4-羧基苯重氮盐和次磷酸的水溶液中，避光放置，水洗，干燥，得苯羧基共价修饰的改性石墨烯；

S2、改性石墨烯分散液制备：将改性石墨烯加入到有机溶剂中，超声分散，得改性石墨烯分散液；

S3、改性石墨烯/有机聚合物制备：将有机聚合物溶解于S2中相同的有机溶剂中，向其中加入改性石墨烯分散液、成孔剂，加热搅拌，得改性石墨烯/有机聚合物共混液；

S4、复合隔膜制备：将聚烯烃隔膜浸入改性石墨烯/有机聚合物共混液中，完全浸润后，将隔膜浸没于沉淀剂中，取出，干燥，即得。

优选地，S1中，石墨烯纳米片、4-羧基苯重氮盐、次磷酸的质量比为10：94-108：60-70。

优选地，S1中，避光放置20-26h。

优选地，S1中，于50-70℃的烘箱中干燥4-8h。

优选地，S2中，有机溶剂为N-二甲基乙酰胺、邻苯二甲酸二丁酯、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基甲酰胺中的一种或多种。

优选地，S3中，有机聚合物为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯/六氟丙烯中的一种。

优选地，S3中，成孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、丙酮、氯化锂无机盐中的一种。

优选地，S3中，改性石墨烯/有机聚合物制备中，有机聚合物、改性石墨烯、成孔剂的质量百分含量分别为5-20％、0.00001-0.01％、0.03-4％，其余为有机溶剂。

优选地，S4中，沉淀剂为乙醇水溶液；浸没沉淀时间为5-60min；优选地，成膜厚度为1-20μm。