[发明专利]一种分子筛涂布的多孔复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种分子筛涂布的多孔复合材料及其制备方法和应用。该复合膜以多孔柔性膜材料为基材，基材的表面空隙中填充有分子筛颗粒。其制备方法为：将纳米或微米级分子筛研磨，并将研磨后的分子筛与溶剂、粘合剂混合，得到涂布液；将所述涂布液涂布在多孔柔性聚合物隔膜一侧或两侧，烘干，得到分子筛涂布的多孔复合材料。由于分子筛本身具备多孔结构，因此该复合多孔膜与传统陶瓷涂布膜相比具有更高的孔隙率，其电池也具有更好的循环寿命，可以作为一种循环性能优良的电池隔膜。

技术领域

本发明涉及电池隔膜领域，具体涉及复合电池隔膜及其制备方法和应用。

背景技术

新能源行业得到迅猛发展，锂离子电池成为电动汽车及人们日常生活的必备品。由于目前的聚烯烃隔膜孔隙率较低，循环性能不好；无纺布隔膜(如聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、纤维素)孔径较大，自放电偏高。因此，提高锂离子电池循环特性，成为了推动电动汽车广泛使用的关键。

目前通用的做法是在隔膜单面或者双面涂布陶瓷涂层，一方面提高隔膜耐热性(尤其针对聚烯烃隔膜)，另一方面减少表面孔径，降低自放电(针对无纺布隔膜)。但是普通的陶瓷自身没有孔，电池在工作时，锂离子只能通过陶瓷颗粒间间隙来回移动，由于陶瓷涂层的孔隙率远小于基材隔膜的孔隙率，因此电池在大倍率充放时锂离子不能尽快地通过隔膜。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分子筛涂布的多孔复合材料及其制备方法和应用。

本发明的第一方面，提供一种分子筛涂布的多孔复合材料，它包括：

多孔柔性聚合物隔膜；

设置在所述多孔柔性聚合物隔膜一侧或两侧的分子筛涂层；

所述多孔柔性聚合物隔膜的材质为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、纤维素中的至少一种；

所述分子筛涂层包括A型分子筛、X型分子筛、Y型分子筛、T型分子筛、ZSM系列分子筛中的至少一种。

进一步地，所述多孔柔性聚合物隔膜的孔隙率为30～95％，厚度为5～40μm。

进一步地，所述分子筛涂层中的分子筛的颗粒大小为0.5～5μm。

本发明的第二方面，提供上述的分子筛涂布的多孔复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

提供多孔柔性聚合物隔膜；

将纳米或微米级分子筛研磨，并将研磨后的分子筛与溶剂、粘合剂混合，得到涂布液；

将所述涂布液涂布在所述多孔柔性聚合物隔膜一侧或两侧，烘干，得到分子筛涂布的多孔复合材料。

进一步地，所述溶剂为去离子水、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的至少一种。

进一步地，所述粘合剂为聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维素(CMC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、丙烯酸树脂中的至少一种。

进一步地，所述涂布为浸渍涂布或转移涂布，涂布速度为5～50m/min；且涂布液中分子筛固含量为10～35％，粘合剂固含量为1～5％，涂布液的绝对黏度为10～100mPa·S，涂布后分子筛的厚度为单层1～5微米。

进一步地，所述烘干温度为50～200℃，烘干时间不小于20s。

本发明的第三方面，提供上述的分子筛涂布的多孔复合材料的用途，所述分子筛涂布的多孔复合材料可以用作电池隔膜，并可以显著提高电池的循环性能。