锂电池隔膜及其制备方法与流程
本发明属于电池隔膜，具体来说涉及一种锂电池隔膜及其制备方法。
背景技术：
1、近年来，随着全球新能源汽车市场的迅速崛起和储能技术的不断发展，锂电池作为其核心动力源，其需求呈现出爆发式增长态势，但是锂离子电池的安全问题目前还是一个巨大的挑战。锂电隔膜作为锂电池中的关键组件，其性能和质量直接影响到锂电池的能量密度、安全性以及使用寿命。因此，锂电隔膜行业受到了广泛的关注，发展势头强劲。锂离子电池隔膜具有大量曲折贯通的微孔，能够保证电解质离子自由通过形成充放电回路；而在电池过度充电或者温度升高时，隔膜通过闭孔功能将电池的正极和负极分开以防止其直接接触而短路，达到阻隔电流传导、防止电池过热甚至爆炸的作用。锂电池的结构中，隔膜是锂电池关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
2、目前常见的锂离子电池隔膜为聚烯烃材料，通常为聚丙烯、聚乙烯或者聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯的复合膜。这些材料熔点通常低于170℃，当电池因为内部或者外部原因造成升温时，隔膜会熔融并收缩，造成正负极直接接触导致电池短路，引起电池燃烧、爆炸等意外事故发生，因此研发具有较高安全的隔膜具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锂电池浆料。
2、本发明的另一目的在于提供上述锂电池浆料的制备方法。
3、本发明的另一目的在于提供一种锂电池隔膜。
4、本发明的另一目的在于提供制备上述锂电池隔膜的方法。
5、本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
6、一种锂电池隔膜，包括：基膜和涂覆在基膜上的涂层，涂层由锂电池浆料涂覆得到，所述涂层中包括：氮化硼、橡胶和聚对苯二甲酰对苯二胺(ppta)，按质量份数计，氮化硼、橡胶和聚对苯二甲酰对苯二胺(ppta)的比为(1～6)：(1.5～2.3)：(3.58～4.4)。
7、在上述技术方案中，所述橡胶为丁苯橡胶(sbr)、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶和硅橡胶的一种或多种。
8、制备上述锂电池隔膜的方法，包括：将锂电池浆料涂覆在基膜上，得到锂电池隔膜前体，将所述锂电池隔膜前体萃取，脱水处理，得到锂电池隔膜。
9、在上述技术方案中，所述萃取采用萃取液，所述锂电池隔膜前体依次经过萃取剂浓度由高至低的萃取液，所述萃取剂为n-甲基吡咯烷酮(nmp)。
10、在上述技术方案中，所述萃取剂浓度由高至低的萃取液依次为第一萃取液、第二萃取液、第三萃取液和第四萃取液，第一萃取液、第二萃取液和第三萃取液各为萃取剂和水的混合物，第四萃取液为水，其中，第一萃取液中萃取剂的浓度为65～80wt％，第二萃取液中萃取剂的浓度为40～60wt％，第三萃取液中萃取剂的浓度为20～39wt％。
11、在上述技术方案中，所述脱水处理为于50～60℃干燥6～12min。
12、一种锂电池浆料，包括：木质素磺酸钠、氮化硼、橡胶和聚对苯二甲酰对苯二胺(ppta)，按质量份数计，在锂电池浆料中，木质素磺酸钠、氮化硼、橡胶和聚对苯二甲酰对苯二胺(ppta)的比为(0.8～7)：(1～6)：(0.7～2.8)：(3.5～4.4)。
13、在上述技术方案中，按质量份数计，在锂电池浆料中，木质素磺酸钠、氮化硼、橡胶和聚对苯二甲酰对苯二胺(ppta)的比优选为(0.8～7)：(1～6)：(1.5～2.3)：(3.5～4.4)，再优选为(1.5～7)：(2.5～6)：(1.5～2.3)：(3.5～4.4)。
14、在上述技术方案中，锂电池浆料还包括第一溶剂，所述第一溶剂为n-甲基吡咯烷酮(nmp)、乙腈和二甲基亚砜
15、(dmso)中的一种或几种的混合物。
16、在上述技术方案中，锂电池浆料还包括第二溶剂，所述第二溶剂为六甲基磷酰胺、二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮和四甲基脲中的一种或几种的混合物。
17、在上述技术方案中，第一溶剂和第二溶剂可以相同或不相同。
18、在上述技术方案中，按质量份数计，在锂电池浆料中，橡胶和第一溶剂的比为(1～15)：(85～99)。
19、在上述技术方案中，锂电池浆料还包括氯化钙。
20、在上述技术方案中，按质量份数计，在锂电池浆料中，第一溶剂和第二溶剂的比为(4.776～27.64)：(63.00～75.68)。
21、在上述技术方案中，按质量份数计，在锂电池浆料中，氯化钙和第二溶剂的比为(2～4)：(90～93.5)。
22、上述锂电池浆料的制备方法，包括：将木质素磺酸钠、氮化硼、第二浆料和第一浆料混合至均匀，得到锂电池浆料，其中，所述第二浆料包括：聚对苯二甲酰对苯二胺(ppta)，所述第一浆料包括：橡胶，按质量份数计，所述木质素磺酸钠、氮化硼、橡胶和聚对苯二甲酰对苯二胺(ppta)的比为(0.8～7)：(1～6)：(0.7～2.8)：(3.5～4.4)。
23、在上述技术方案中，将木质素磺酸钠、氮化硼、第二浆料和第一浆料混合，以300～500r/min的速度搅拌12～18h以实现混合至均匀。
24、在上述技术方案中，制备第一浆料的方法为：将橡胶和第一溶剂混合至均匀，得到第一浆料，其中，按质量份数计，在第一浆料中，橡胶和第一溶剂的比为(1～15)：(85～99)。
25、在上述技术方案中，将橡胶和第一溶剂于40～55℃混合。
26、在上述技术方案中，将橡胶和第一溶剂于40～55℃混合，以400～500r/min的转速搅拌16～20h，得到第一浆料。
27、在上述技术方案中，制备第二浆料的方法为：将氯化钙和第二溶剂于-2～3℃混合至氯化钙溶解在第二溶剂中，再加入对苯二胺和对苯二甲酰氯以合成聚对苯二甲酰对苯二胺(ppta)，得到第二浆料，其中，按质量份数计，在第二浆料中，所述第二溶剂、氯化钙、对苯二胺和对苯二甲酰氯的比为(90～93.5)：(2～4)：(1.5～2)：(3～4)。
28、在上述技术方案中，所述第一溶剂和第二溶剂在使用之前需要除水。
29、在上述技术方案中，除水的方法为：将分子筛于150～230℃干燥2～4小时，将干燥后的分子筛加入到有机溶剂中，静置2～6h，按质量份数计，所述分子筛和有机溶剂的比为(85～92)：(8～15)，所述有机溶剂为第一溶剂或第二溶剂。
30、在上述技术方案中，使氯化钙溶解在第二溶剂中的条件为以500～800w的功率超声并同时以300～500r/min的转速搅拌6～8h。
31、在上述技术方案中，合成聚对苯二甲酰对苯二胺(ppta)的条件为：加入对苯二胺和对苯二甲酰氯后以300～500r/min的速度搅拌5～8h。
32、所述锂电池隔膜在提高锂离子电池热稳定性中的应用。
33、所述锂电池隔膜在提高锂离子电池中隔膜与极片粘结力的应用。
34、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
35、1.木质素磺酸钠作为造孔剂具有良好的降低透气功能，适用于油性体系，氮化硼的引入可以有效提高锂电池隔膜的击穿电压，氮化硼与ppta协同提高锂电池隔膜的耐高温性能(热稳定性)，橡胶的引入使得锂电池隔膜具有良好的粘结力，在木质素磺酸钠、氮化硼、ppta和橡胶的协同作用下，使得锂电池隔膜同时具有透气性、抗击穿性能、耐高温性能和高粘结力；
36、2.锂电池浆料的制备方法操作简单，具有较高的可重复性。
技术特征：
1.一种锂电池隔膜，其特征在于，包括：基膜和涂覆在基膜上的涂层，所述涂层中包括：氮化硼、橡胶和聚对苯二甲酰对苯二胺，按质量份数计，氮化硼、橡胶和聚对苯二甲酰对苯二胺的比为(1～6)：(1.5～2.3)：(3.5～4.4)。
2.根据权利要求1所述的锂电池隔膜，其特征在于，所述橡胶为丁苯橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶和硅橡胶的一种或多种。
3.制备权利2所述锂电池隔膜的方法，其特征在于，包括：将锂电池浆料涂覆在基膜上，得到锂电池隔膜前体，将所述锂电池隔膜前体萃取，脱水处理，得到锂电池隔膜。
4.一种锂电池浆料，包括：木质素磺酸钠、氮化硼、橡胶和聚对苯二甲酰对苯二胺，按质量份数计，在锂电池浆料中，木质素磺酸钠、氮化硼、橡胶和聚对苯二甲酰对苯二胺的比为(0.8～7)：(1～6)：(0.7～3)：(3.5～4.4)。
5.根据权利要求4所述的锂电池浆料，其特征在于，锂电池浆料还包括第一溶剂，所述第一溶剂为n-甲基吡咯烷酮、乙腈和二甲基亚砜中的一种或几种的混合物；
6.根据权利要求5所述的锂电池浆料，其特征在于，按质量份数计，在锂电池浆料中，橡胶和第一溶剂的比为(1～15)：(85～99)；
7.如权利要求4所述锂电池浆料的制备方法，其特征在于，包括：将木质素磺酸钠、氮化硼、第二浆料和第一浆料混合至均匀，得到锂电池浆料，其中，所述第二浆料包括：聚对苯二甲酰对苯二胺，所述第一浆料包括：橡胶，按质量份数计，所述木质素磺酸钠、氮化硼、橡胶和聚对苯二甲酰对苯二胺的比为(0.8～7)：(1～6)：(0.7～3)：(3.5～4.4)。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，制备第一浆料的方法为：将橡胶和第一溶剂混合至均匀，得到第一浆料，其中，按质量份数计，在第一浆料中，橡胶和第一溶剂的比为(1～15)：(85～99)；制备第二浆料的方法为：将氯化钙和第二溶剂于-2～3℃混合至氯化钙溶解在第二溶剂中，再加入对苯二胺和对苯二甲酰氯以合成聚对苯二甲酰对苯二胺，得到第二浆料，其中，按质量份数计，在第二浆料中，所述第二溶剂、氯化钙、对苯二胺和对苯二甲酰氯的比为(90～94)：(2～4)：(1.5～2)：(3～4)。
9.如权利要求1所述锂电池隔膜在提高锂离子电池热稳定性中的应用。
10.如权利要求1所述锂电池隔膜在提高锂离子电池中隔膜与极片粘结力的应用。
技术总结
本发明公开了一种锂电池隔膜及其制备方法，所述锂电池隔膜包括：基膜和涂覆在基膜上的涂层，涂层由锂电池浆料涂覆得到，所述涂层中包括：氮化硼、橡胶和聚对苯二甲酰对苯二胺，制备锂电池隔膜的方法包括：将锂电池浆料涂覆在基膜上，得到锂电池隔膜前体，将所述锂电池隔膜前体萃取，脱水处理，得到锂电池隔膜。在木质素磺酸钠、氮化硼、聚对苯二甲酰对苯二胺和橡胶的协同作用下，使得锂电池隔膜同时具有透气性、抗击穿性能、耐高温性能和高粘结力。
技术研发人员：苏碧海,袁海朝,王曜,徐锋,王晓静,高晶晶,王然然
受保护的技术使用者：河北金力新能源科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23