一种复合隔膜及其制备方法以及应用与流程

本发明属于锂离子电池，具体涉及一种复合隔膜及其制备方法以及应用。

背景技术：

1、人类社会的快速发展依赖于化石能源的大量消耗。各种以煤、石油等为燃料的机械不断被开发出来，尤其是在工业革命之后，能源的大量消耗使人们产生了能源危机感。锂离子电池由于高能量密度和高功率密度等优点，是大型能量储存的良好选择。并且近年来在便携式电子设备及新能源汽车上也得到了广泛应用。

2、随着锂电池使用时间的增加，电解液与锂金属发生诸多副反应使正负极的固体电解质界面膜(sei膜)遭到了一定量的破坏以及副反应电池产气等问题，导致了电池容量出现下降的趋势以及带来安全性等问题。为了解决这些问题，科研人员向电解液中加入了各种各样的添加剂以及增加隔膜的动能化，以增强sei膜的坚固和稳定性避免电解液与电极表面直接接触产生有害反应。然而，他们使用的电解液添加剂以及功能性隔膜效果过于单一，多数只是解决一个或两个电解液反应生成的副产物。

3、因此，有必要寻找一种方法解决循环过程中产生的hf、微量水分子以及气体co2，对三种有害物进行吸附或消灭，从而有利于进一步推进锂电池的商业化发展。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种复合隔膜及其制备方法以及应用，本发明提供的复合隔膜可以对电池循环中产生的hf、微量水分子以及产气的co2进行吸附或者消灭以及凝胶层在电池短路起火时能起到阻燃的效果提高电池的安全性，从而能够制备出电化学性能优异的锂离子电池。

2、本发明提供了一种复合隔膜，包括隔膜基底以及复合于所述隔膜基底表面的凝胶层；

3、所述凝胶层由丙烯酰胺、n，n’-亚甲双丙烯酰胺、氨基酸盐和吸酸剂进行交联聚合反应得到。

4、优选的，所述凝胶层由包括以下质量份的原料制备而成：

5、丙烯酰胺20～272质量份；

6、n，n’-亚甲双丙烯酰胺0.5～11.5质量份；

7、氨基酸盐5～32质量份；

8、吸酸剂3～20质量份。

9、优选的，所述凝胶层由包括以下质量份的原料制备而成：

10、丙烯酰胺52～137质量份；

11、n，n’-亚甲双丙烯酰胺2～6质量份；

12、氨基酸盐7～20质量份；

13、吸酸剂7～20质量份。

14、优选的，所述氨基酸盐选自肌氨酸钠/钾、谷氨酸钠/钾、组氨酸钠/钾、赖氨酸钠/钾、精氨酸钠/钾、天冬氨酸钠/钾、色氨酸钠/钾、丝氨酸钠/钾、苏氨酸钠/钾、半胱氨酸钠/钾、蛋氨酸钠/钾、谷氨酰胺钠/钾和天冬酰胺钠/钾中的一种或多种。

15、优选的，所述吸酸剂选自硬脂酸钙、水滑石、氧化锌、氧化镁和二乙烯基苯中的一种或多种。

16、优选的，制备所述复合隔膜的原料还包括ph调节剂、催化剂和氧化剂中的一种或多种；

17、所述ph调节剂选自硼酸；

18、所述催化剂选自过硫酸铵；

19、所述氧化剂选自四甲基乙二胺。

20、优选的，所述凝胶层的厚度为8～12μm。

21、优选的，所述隔膜基底选自聚乙烯隔膜或聚丙烯隔膜。

22、本发明还提供了一种上述复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：

23、a)将丙烯酰胺、n，n’-亚甲双丙烯酰胺、氨基酸盐、吸酸剂、ph调节剂和溶剂混合，进行加成反应，得到加成产物；

24、b)将所述加成产物与催化剂和氧化剂的混合溶液置于隔膜基底表面进行聚合反应，干燥后，得到复合隔膜。

25、优选的，所述溶剂选自甲醇、乙醇或乙二醇；

26、所述加成反应的温度为室温，时间30～60min；

27、所述聚合反应的温度为室温，时间1～3h；

28、所述干燥的温度为40～50℃，时间为12～24h。

29、本发明还提供了一种锂离子电池，包括上述复合隔膜或上述制备方法制备得到的复合隔膜。

30、与现有技术相比，本发明提供了一种复合隔膜，包括隔膜基底以及复合于所述隔膜基底表面的凝胶层；所述凝胶层由丙烯酰胺、n，n’-亚甲双丙烯酰胺、氨基酸盐和吸酸剂进行交联聚合反应得到。本发明制备得到的凝胶层通过羟基化反应使acr、氨基酸盐和吸酸剂均匀在大分子链上使凝胶的吸co2、吸酸性以及吸水性同时兼备，对隔膜功能性优化后对电池循环中产生的hf、微量水分子以及产气的co2进行吸附或者消灭以及凝胶层在电池短路起火时能起到阻燃的效果提高电池的安全性，从而能够制备出电化学性能优异的锂离子电池。

技术特征：

1.一种复合隔膜，其特征在于，包括隔膜基底以及复合于所述隔膜基底表面的凝胶层；

2.根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于，所述凝胶层由包括以下质量份的原料制备而成：

3.根据权利要求2所述的复合隔膜，其特征在于，所述凝胶层由包括以下质量份的原料制备而成：

4.根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于，所述氨基酸盐选自肌氨酸钠/钾、谷氨酸钠/钾、组氨酸钠/钾、赖氨酸钠/钾、精氨酸钠/钾、天冬氨酸钠/钾、色氨酸钠/钾、丝氨酸钠/钾、苏氨酸钠/钾、半胱氨酸钠/钾、蛋氨酸钠/钾、谷氨酰胺钠/钾和天冬酰胺钠/钾中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于，所述吸酸剂选自硬脂酸钙、水滑石、氧化锌、氧化镁和二乙烯基苯中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于，制备所述复合隔膜的原料还包括ph调节剂、催化剂和氧化剂中的一种或多种；

7.根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于，所述凝胶层的厚度为8～12μm。

8.一种如权利要求1～7任意一项所述的复合隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自甲醇、乙醇或乙二醇；

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1～7任意一项所述的复合隔膜或权利要求8或9所述的制备方法制备得到的复合隔膜。

技术总结
本发明提供了一种复合隔膜，包括隔膜基底以及复合于所述隔膜基底表面的凝胶层；所述凝胶层由丙烯酰胺、N，N’‑亚甲双丙烯酰胺、氨基酸盐和吸酸剂进行交联聚合反应得到。本发明制备得到的凝胶层通过羟基化反应使Acr、氨基酸盐和吸酸剂均匀在大分子链上使凝胶的吸CO2、吸酸性以及吸水性同时兼备，对隔膜功能性优化后对电池循环中产生的HF、微量水分子以及产气的CO2进行吸附或者消灭以及凝胶层在电池短路起火时能起到阻燃的效果提高电池的安全性，从而能够制备出电化学性能优异的锂离子电池。

技术研发人员：庄思东,何星星,陆蓓
受保护的技术使用者：江苏正力新能电池技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13