[发明专利]一种锂电池隔膜材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂电池隔膜材料及其制备方法，所述锂电池隔膜材料是使用改性剂对聚乙烯进行改性后制备得到；其中，改性剂为果胶钪复合炭化物，果胶钪复合炭化物的制备方法为：步骤1，使用果胶与氯化钪通过反应制备得到果胶钪胶体分散系；步骤2，使用三聚氰胺与二碲化锆纳米片通过升温处理，制备得到三聚氰胺不完全炭化物；步骤3，将三聚氰胺不完全炭化物置于果胶钪胶体分散系中反应后，经过干燥处理，得到果胶钪复合炭化物。本发明公开了一种锂电池隔膜材料，其中锂电池隔膜材料是采用改性后的聚乙烯，相比较于常规的聚乙烯材料，具有更好的耐高温性和浸润性，此外还使锂离子的通透性得到增强，从而提升了锂电池的耐久使用性和充放电性能。

技术领域

本发明涉及锂电池隔膜领域，具体涉及一种锂电池隔膜材料及其制备方法。

背景技术

电池隔膜作为锂电池核心关键材料之一，主要起到防止正、负极接触，既防止正负极接触而发生短路，同时又可使电解质离子自由迁移通过。因此,隔膜对电池的容量、循环性能、充放电电流密度以及安全性等特性参数有着决定性的影响。目前，市场上使用的锂电池隔膜主要为具有微孔结构的聚烯烃类隔膜，包括单层聚乙烯、单层聚丙烯、以及聚烯烃三层复合膜。虽然这种传统的聚烯烃微孔隔膜具有良好的化学稳定性，厚度薄且机械性能较高，但是其耐高温性差，在一定的温度下会发生热熔现象，从而使得正负极直接接触出现短路现象；此外，非极性的聚烯烃微孔隔膜具有疏水的表面和较低的表面能，对极性的有机电解液的浸润性较差，吸收和保持电解液的能力不佳，不利于锂离子传输，减小了隔膜的离子电导率，从而使电池的电化学性能以及使用寿命降低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中传统的聚烯烃微孔隔膜存在的耐高温性差、与电解液的浸润性差问题，提供一种锂电池隔膜材料及其制备方法。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种锂电池隔膜材料，所述锂电池隔膜材料是使用改性剂对聚乙烯进行改性后制备得到；其中，改性剂为果胶钪复合炭化物，果胶钪复合炭化物的制备方法为：

步骤1，使用果胶与氯化钪通过反应制备得到果胶钪胶体分散系；

步骤2，使用三聚氰胺与二碲化锆纳米片通过升温处理，制备得到三聚氰胺不完全炭化物；

步骤3，将三聚氰胺不完全炭化物置于果胶钪胶体分散系中反应后，经过干燥处理，得到果胶钪复合炭化物。

优选地，所述聚乙烯的分子量为20～50万。

优选地，所述果胶钪复合炭化物与所述聚乙烯的质量比为10～18:100。

优选地，所述步骤1中，果胶与氯化钪是在水溶液体系中发生交联反应。

优选地，所述步骤2中，二碲化锆纳米片的粒径为20～50nm。

优选地，所述步骤2中，升温处理的温度为350～400℃，升温速率为1～3℃。

优选地，所述步骤3中，干燥处理是使用喷雾干燥的方法进行处理，喷雾干燥的温度为140～180℃。

优选地，所述步骤1具体为：

S1.称取果胶与去离子水混合，升温至50～60℃，充分搅拌至完全溶解后，得到果胶溶液；称取氯化钪与去离子水混合，搅拌溶解后，得到氯化钪溶液；其中，果胶溶液中，果胶与去离子水的质量比为1:15～20；氯化钪溶液中，氯化钪与去离子水的质量比为1:10～25；

S2.将氯化钪溶液逐滴加入至果胶溶液中，在50～60℃的条件下搅拌8～12h后，停止加热并持续搅拌至反应体系冷却至室温，浓缩至体积减少一半后，得到果胶钪胶体分散系；其中，氯化钪溶液与果胶溶液的质量比为1.1～1.3:1。

优选地，所述步骤2具体为：