[发明专利]一种防止金属负极枝晶短路的隔膜保护涂层及其制备方法

摘要

本发明涉及一种防止金属枝晶短路的隔膜保护涂层及其制备方法，通过碳材料或对金属离子具有强螯合和吸附作用但无粘附性的高聚物中加入同时具有粘附性和离子吸附作用的粘合剂与溶剂调制成浆料，在电池隔膜的单面或双面涂覆或喷涂保护涂层，其表面和边缘均被所述的保护涂层覆盖。避免了直接对高活性金属表面改性的工艺复杂性和危险性，并达到了防止金属枝晶刺破隔膜造成电池短路的效果。制备方法简便易行，广泛用于直接以高容量高活性金属为负极的二次电池体系，提高金属负极充放电效率，为电池的长循环寿命提供了保证。

主权项

一种防止金属枝晶短路的隔膜保护涂层及其制备方法，其特征在于保护涂层的制备首先调制成以下两种浆料：浆料一：采用对金属离子具有螯合和吸附作用的粘合剂，该粘合剂与碳材料在溶剂中混合均匀调制成浆料一；浆料二：采用对金属离子具有螯合和吸附作用但不具有粘附性的螯合树脂，螯合树脂与对金属离子具有螯合和吸附作用的粘合剂在溶剂中混合均匀调制成浆料二；所述的金属离子为锂离子、钠离子、钾离子、锌离子、镁离子、镍离子、铅离子中的一种以上；碳材料为炭黑、富勒烯、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、纳米碳纤维、模板碳、大孔碳、中空碳球、活性炭、泡沫碳中的一种以上；以聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚乙烯或聚丙烯为骨架，以二羧甲基二硫代氨基甲酸、亚氨基二乙酸树脂、氨基膦酸或羧酸为功能基团，骨架与功能基团按质量配比0.2～2∶1～5制成螯合树脂；溶剂为水、乙醇、丙二醇、丙三醇、N‑甲基吡咯烷酮、N‑甲基甲酰胺、N，N‑二甲基甲酰胺中的一种以上；粘合剂为聚乙二醇丙烯酸、聚丙烯酸、聚乙二醇丙烯酸锂、聚乙二醇丙烯酸钠、聚丙烯酸锂、聚丙烯酸钠中的一种以上；碳材料或螯合树脂与粘合剂的质量比为40∶60～80∶10；然后，通过以下三种方式将浆料涂覆或喷涂在电池隔膜上，制备得到隔膜保护涂层：(1)在电池隔膜单面涂覆或喷涂浆料一或浆料二；(2)电池隔膜‑面涂覆或喷涂浆料一，在另一面涂覆或喷涂浆料二；(3)在电池隔膜双面涂覆或喷涂浆料二；隔膜表面和边缘均被上述三种方式之一形成保护涂层所覆盖，然后将附着保护涂层的隔膜置于真空度为0.05～0.5MPa的真空烘箱中干燥，烘箱温度为40℃～120℃，干燥时间为6h～24h，制得附着保护涂层的隔膜；所述的电池隔膜为聚氯乙烯、聚氧乙烯、聚丙烯、聚乙烯、尼龙、玻璃纤维、无规则共聚物树脂纤维无纺布、氢氧化铈无机膜、含ZrO2的石棉膜聚丙烯辐射接枝膜、无纺尼龙布、无纺聚乙烯纤维膜中的一种以上；隔膜表面覆盖的保护涂层的厚度在2nm～200um之间。