具有交联结构复合层的锂离子二次电池隔膜的制备方法

成果编号：26396

价格：面议

完成单位：常州大学/镇江新区科技镇长团

单位类别：其他高校

完成时间：2020年

成熟程度：研制阶段

服务产业领域：新材料

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发布人：江苏省生产力促进中心高层次人才与外国专家服务处离线

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本发明公开一种具有交联结构复合层的锂离子二次电池隔膜的制备方法，用强氧化剂溶液将聚烯烃微孔膜进行表面预处理，使其表面羟基化；配制包括接枝单体、引发剂、溶剂的接枝溶液：将表面羟基化后的聚烯烃微孔膜放到接枝溶液中，水浴加热，通氮气保护，在微孔膜表面进行接枝聚合反应，以体积比是 9:1 的无水乙醇和水混合得到混合液，将步骤接枝后的聚烯烃微孔膜和纳米无机粒子一同置于所述混合液中，纳米无机粒子与隔膜表面接枝的聚合物进一步发生化学反应形成交联结构，本发明将强氧化剂溶液对聚烯烃微孔基膜进行表面改性使其羟基化，通过化学键链接在隔膜表面的交联层具有持久的作用性，达到持久性的表面改性。

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成果介绍

科技计划：

成果形式：新技术、新产品

合作方式：技术转让、技术开发、技术咨询、技术服务

参与活动：

专利情况：未申请专利

成果简介

综合介绍

创新要点

锂离子电池是近年来迅速发展起来的新化学电源体系，与传统的镍镉或镍氢电池相比，它具有高比能量、长循环寿命、无记忆效应的特性，又具有安全、可靠且能快速充放电等优点。在锂离子电池正极与负极之间有一膜材料，通常称为隔膜，它是锂离子电池的重要组成部分。隔膜的作用是：阻止正负极材料之间的物理接触，并能使锂离子从微孔中通过。尽管在充电与放电期间隔膜并不参与电化学反应，但是基于隔膜的孔隙度、亲水性、热稳定性和材料质量，隔膜对电池使用时的安全性和循环特性有很大的影响

技术指标

将聚乙烯微孔基膜放到 15% 的过硫酸钾强氧化剂溶液中，在 70℃的条件下搅拌 30min，取出微孔膜，用去离子水冲洗 3 次。以 30ml 乙醇 /N- 甲基吡咯烷酮作溶剂，称取 1.0g 的乙烯基三乙氧基硅烷，0.15g 的乙二醇二甲基丙烯酸酯，0.3g 偶氮二异丁腈，配制成接枝溶液。将预处理膜放到接枝溶液中，在 70℃的条件下，N2 保护反应 5h 后取出。以无水乙醇 : 水 =9:1 的比例得到混合液，用稀硫酸将混合液的 pH 调节为 4-5。另称取 0.01g 粒径范围为 50~100nm 的 SiC 无机粒子，和接枝隔膜一同置于混合液中，搅拌水解 2h。将膜用四氢呋喃洗涤后，在 40℃的真空烘箱中烘干，得到表面接枝有交联改性层的隔膜。在隔膜表面接枝改性交联层以后，在 110℃下隔膜的热收缩率从 4.67% 降低至 1.46%，说明本发明所提供的在隔膜表面形成耐热性交联层的方法有效的抑制了高温下聚乙烯隔膜的热变形。同时由于在隔膜表面接枝亲水性单体丙烯酸酯，隔膜的水接触角也从 108°降低到 75°，说明本发明也有效提高了聚乙烯隔膜表面的润湿性。采用上述方法制得的微孔隔膜，厚度 25—27μm，孔隙率在 40% 左右，Gurley 透气度值 310s，纵向强度为 190MPa。

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