电池隔膜用疏水纳米氧化铝粉体及其制备方法、电池隔膜与流程

本发明属于电池隔膜，具体涉及一种电池隔膜用疏水纳米氧化铝粉体及其制备方法、电池隔膜。

背景技术：

1、近些年来，电池隔膜陶瓷涂覆技术取得了长足的发展，隔膜性能如安全性、热稳定性、润湿性等都得到了明显提升，进一步促进了电池性能的优化。如何使涂覆隔膜轻质化，提高能量密度是目前隔膜的主要发展方向之一，其当前的解决方案主要着落于对纳米氧化铝粉体的引进与使用。通过降低涂覆粉体的尺寸进一步控制涂覆厚度，从而实现轻质化，其次涂覆厚度的减少，有利于电解质层的增加，从而使能量密度得到提高。

2、纳米氧化铝的优点是显而易见的，但是其缺点也是不可忽略的，这个缺点主要体现在两个方面，第一方面是材料本身，氧化铝由于存在悬键，分子表面较容易吸附水分，在隔膜涂覆时会导致隔膜含水量的增加。而隔膜含水量增大则不利于电解质锂盐的保持，最终恶化电池性能。第二方面在于氧化铝的粒径，随着粉体粒径降低，其比表面积快速增大，会大大放大氧化铝悬键吸附水分的效应。在应用微米级、亚微米级氧化铝粉体进行涂覆时，这个效应是可以得到控制，但是在纳米级时则是个不可规避的要点。此外，比表面积的增大也不利于粉体在溶剂中的分散，影响后期涂覆效果。

3、针对上述问题，专利cn111630686a公开了一种复合隔膜及其制备方法以及包括该复合隔膜的锂电池，采用硅烷偶联剂对纳米氧化铝粉体进行包覆，实现亲油疏水改性，可以有效降低粉体表面吸水含量。但是，在该方法中，由于粉体表面被完全包覆，隔膜对电解液的吸收能力也会大大降低，从而影响后续电池的性能。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种电池隔膜用疏水纳米氧化铝粉体及其制备方法、电池隔膜。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种半疏水纳米氧化铝粉体的制备方法，包括：通过炭黑对纳米氧化铝粉体进行包覆，获得第一混合粉体；通过活性硅烷对第一混合粉体进行包覆，获得第二混合粉体；对第二混合粉体进行烧结，去除炭黑，获得半疏水纳米氧化铝粉体。

3、在本申请的一实施例中，所述通过炭黑对纳米氧化铝粉体进行包覆，获得第一混合粉体的方法包括：

4、将重量份数为100份、粒径为50～150nm的α-氧化铝粉体与水配置成固含量15～25％的第一混合液，再加入重量份数为5～15份的炭黑，进行搅拌分散后烘干，获得第一混合粉体。

5、在本申请的一实施例中，所述通过活性硅烷对第一混合粉体进行包覆，获得第二混合粉体的方法包括：

6、称取第一混合粉体、占α-氧化铝粉体重量1.4％-3.6％的柠檬酸、占α-氧化铝粉体重量5.1％-7.9％的磷酸氢二钠，在水中进行充分分散，配置成固含量为15～25％的第二混合液；

7、将第二混合液置于25～50℃恒温水浴中，缓慢滴加活性硅烷，加入量为α-氧化铝粉体物质的量的30％-70％，且持续搅拌10～30min，待反应完成后进行干燥；

8、将干燥后的粉体放入坩埚中，于270～320℃下进行烧成，保持0.5～2h，烧成结束后即可获得半疏水纳米氧化铝粉体。

9、在本申请的一实施例中，所述炭黑为槽法炭黑，粒径为26～30nm。

10、在本申请的一实施例中，所述第二混合液的ph值为5.2～7.0。

11、在本申请的一实施例中，所述活性硅烷的通式为rnsix4-n。

12、在本申请的一实施例中，所述活性硅烷包括三甲基二硅氮烷、三甲基乙氧基硅烷、三甲基硅醇中的一种。

13、相应的，本发明提供一种半疏水纳米氧化铝粉体，采用如上所述的半疏水纳米氧化铝粉体的制备方法制备，包括：α-氧化铝粉体，以及包覆在α-氧化铝粉体外层的半疏水层；其中所述α-氧化铝粉体的粒径为50～150nm；所述半疏水纳米氧化铝粉体的粒径为200～300nm。

14、相应的，本发明提供一种电池隔膜，包括：基材，以及涂覆在基材上的半疏水纳米氧化铝粉体；所述电池隔膜的含水率为低于1200ppm；隔膜吸液率为大于2.5g/m2。

15、在本申请的一实施例中，所述基材为pp材质、pe材质或pp/pe复合材质等；所述半疏水纳米氧化铝粉体在基材上的涂覆厚度为0.5-1.5μm。

16、本发明的有益效果是，本发明的电池隔膜用疏水纳米氧化铝粉体及其制备方法、电池隔膜首先通过碳粉的吸附能力对氧化铝进行一重包覆，再采用疏水材料对包覆粉体进行二重包覆；包覆完成后，基于碳粉与疏水材料的燃点差异，将碳粉烧除，通过释放气体，在二重包覆层上留下孔隙，形成半包覆氧化铝粉，使其更好发挥其粒径小的优点，且规避比表面积大带来的缺点，可以有效降低粉体的吸潮性，降低涂覆隔膜的含水量，利于粉体制浆过程中进行充分分散，同时还兼顾了粉体对电解液的吸附能力，保持隔膜的吸液率，最终实现轻质化隔膜、提高电池能量密度的效果。

17、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

18、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种半疏水纳米氧化铝粉体的制备方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，

8.一种半疏水纳米氧化铝粉体，采用如权利要求1-7任一项所述的半疏水纳米氧化铝粉体的制备方法制备，其特征在于，包括：

9.一种电池隔膜，其特征在于，包括：

10.如权利要求9所述的电池隔膜，其特征在于，

技术总结
本发明属于电池隔膜技术领域，具体涉及一种电池隔膜用疏水纳米氧化铝粉体及其制备方法、电池隔膜。本发明的电池隔膜用疏水纳米氧化铝粉体及其制备方法、电池隔膜首先通过碳粉的吸附能力对氧化铝进行一重包覆，再采用疏水材料对包覆粉体进行二重包覆；包覆完成后，基于碳粉与疏水材料的燃点差异，将碳粉烧除，通过释放气体，在二重包覆层上留下孔隙，形成半包覆氧化铝粉，使其更好发挥其粒径小的优点，且规避比表面积大带来的缺点，可以有效降低粉体的吸潮性，降低涂覆隔膜的含水量，利于粉体制浆过程中进行充分分散，同时还兼顾了粉体对电解液的吸附能力，保持隔膜的吸液率，最终实现轻质化隔膜、提高电池能量密度的效果。

技术研发人员：薛德运,崔巍,周兵,张蔚
受保护的技术使用者：芯科众联新材料（常州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15