[发明专利]一种耐热高透气复合涂覆隔膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种耐热高透气复合涂覆隔膜的制备方法，该方法首先制备MOF涂覆浆料和水滑石涂覆浆料，然后先将水滑石涂覆浆料辊涂于基膜两侧，烘干得到半成品水滑石涂覆膜；再以半成品水滑石涂覆膜为基膜，采用混涂法在膜两侧涂覆MOF涂覆浆料，烘干后得到所述耐热高透气复合涂覆隔膜。该方法得到的复合涂覆隔膜具有抗热收缩性能和高透气性能，能有效提高电池的安全性能和循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池隔膜制备领域，具体涉及一种耐热高透气复合涂覆隔膜的制备方法。

背景技术

锂离子电池由于具有重量轻、体积小、无记忆效应、适应温度范围广等优点，是主流应用的镍镉、氢镍电池的替代产品，在储能设备发展方向又很大潜力。在锂离子电池材料构成中，隔膜是锂离子电池(锂电池)材料中技术壁垒最高的一种附加材料，成本约占锂电池的15％～30％，隔膜在吸收电解液之后可以隔离正极和负极，防止电池短路，同时允许锂离子的自由传导。隔膜的透气性由孔径大小、孔径分布、孔隙率等物性决定，其透气性与离子传导率和电池内阻息息相关，因此，提高隔膜的透气性可有效地减小电池内阻。

现有的锂电池微孔隔膜基膜材料主要为聚乙烯、聚丙烯微孔膜材料，但其弊端在于受热时易收缩，造成隔膜尺寸的不稳定，正负极直接接触而短路；另外，闭孔温度和破膜温度较低，当发生电池刺穿等状况时导致隔膜完全融化致使电池短路高温发生电池解体和爆炸。为了解决耐热问题，人们在基膜上进行陶瓷材料的涂覆增强隔膜的热收缩性能，这一方法虽然解决了耐热的问题，但无法平衡由于厚度带来的内阻变大，无法及逆行大功率快速充放电问题。而今由于便携式产品的日益递增，对于涂层的性能提出了更高的要求。

因此，寻找透气性更强，更耐热，性能更好的用于锂离子电池的涂覆隔膜成为必需。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对目前锂离子电池中隔膜的透气性和耐热性问题，提供一种耐热高透气复合涂层隔膜材料：所述隔膜材料采用镁铝水滑石和金属有机框架(MOF)混合浆料对聚烯烃材料进行涂布，使复合隔膜具有抗热收缩性能和高透气性能，有力提高电池的安全性能和循环性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种耐热高透气复合涂覆隔膜的制备方法按照以下步骤进行：

(1)MOF涂覆浆料的制备：

将0.8～1.0g三水合硝酸铜和0.4～0.6g间苯三甲酸分别溶于150～170mL乙醇中，待完全溶解后将两者混合，室温搅拌30～120min或超声20～50min后得到前驱体分散液，再将得到的分散液用乙醇洗涤后置于约160℃的真空干燥箱中干燥12h得到MOF产物；最后将MOF和聚偏氟乙烯PVDF按一定质量比加入N-甲基吡咯烷酮NMP中，搅拌分散60min得到所述的MOF涂覆浆料；

(2)水滑石涂覆浆料的制备：

按质量比将50～70份超纯水、0.3～0.6份分散剂，混合均匀后加入20～40份镁铝水滑石粉，经过高速搅拌后再加入4～8份增稠剂混合均匀；将所得浆料经砂磨机研磨，最后加入2～5份的粘结剂、0.05～0.15份润湿剂搅拌均匀得水滑石涂覆浆料；

(3)耐热高透气复合涂覆隔膜的制备

将步骤(2)所制得的水滑石涂覆浆料分别辊涂于基膜两侧，烘干得到半成品水滑石涂覆膜；再以半成品水滑石涂覆膜为基膜，采用混涂法在膜两侧涂覆步骤(1)得到的MOF涂覆浆料，烘干后得到所述耐热高透气复合涂覆隔膜。

作为对本发明的限定，本发明步骤(1)中MOF和PVDF的质量比为1.5～3:1。

作为对本发明的限定，本发明步骤(2)中所述镁铝水滑石粉的D50为0.4～0.5μm；分散剂为多羧酸类；增稠剂为羟甲基纤维素类；粘结剂为聚乙醇类；润湿剂为烷氧基化异构醇类。