本發(fā)明涉及一種多酸插層水滑石芳綸涂覆鋰電隔膜及其制備方法，屬于鋰離子電池材料。

背景技術：

1、近年來，隨著科技的高速發(fā)展，能源危機和環(huán)境污染問題也接踵而來，作為一種綠色可再生能源，鋰離子電池受到廣泛關注。鋰離子電池由于工作電壓高、循環(huán)壽命長、無記憶效應等優(yōu)點，被廣泛應用數(shù)碼產(chǎn)品、電動汽車、儲能等領域。其中，隔膜作為鋰離子電池中的四大主要材料之一，對電池的性能尤其是安全性能尤為重要，因此對隔膜產(chǎn)品提出了更高的要求。

2、芳綸涂覆隔膜具有高安全性、浸潤性和抗氧化性等優(yōu)勢，是一種新型的高端隔膜產(chǎn)品。芳綸涂覆可以提升隔膜的熱穩(wěn)定性，但依然無法滿足日益增長的市場需要。水滑石是一類具有二維層狀結(jié)構的新型功能材料，由于水滑石的層間陰離子具有可交換性，可以在層間引入多種客體陰離子制備成插層水滑石。因此可以選擇將插層水滑石材料與芳綸隔膜復合來隔膜熱穩(wěn)定性。中國專利申請cn114479654a公開了一種有機插層水滑石-芳綸涂覆液的制備方法及其在鋰電池隔膜涂覆中的應用，在芳綸聚合過程中加入有機插層水滑石制備涂覆液，該方法制備的隔膜可提升耐溫性能，但是該方法提升隔膜耐溫性的能力也是有限的。目前對芳綸涂覆隔膜的熱穩(wěn)定性要求越來越高，因此提供熱穩(wěn)定性更高的鋰電隔膜具有重要的價值。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種多酸插層水滑石芳綸涂覆鋰電隔膜及其制備方法，所述鋰電隔膜具有更高的熱穩(wěn)定性，而且制備方法簡單，實用性強。

2、本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下：一種多酸插層水滑石芳綸涂覆鋰電隔膜的制備方法，所述制備方法為：

3、s1、多酸插層水滑石的制備：

4、通過剝離重組法制備多酸插層水滑石：將水滑石加入到甲酰胺中，在惰性氣體的保護下劇烈攪拌進行剝離得到懸浮液，懸浮液經(jīng)離心得到剝離的水滑石片層，然后將多酸水溶液加入到剝離的水滑石片層中攪拌進行自組裝，最后固液分離得到多酸插層水滑石；

5、s2、涂覆漿料的制備：

6、將多酸插層水滑石與芳綸漿料混合均勻，得到多酸插層水滑石芳綸涂覆漿料；

7、s3、隔膜制備：

8、將多酸插層水滑石芳綸涂覆漿料涂覆到基膜表面，過凝固浴后烘干，得到多酸插層水滑石芳綸涂覆鋰電隔膜。

9、進一步的，所述水滑石為鎳鈷水滑石、鎂鋁水滑石中的至少一種。

10、進一步的，所述多酸為keggin型多酸、weakley型多酸中的任意一種。

11、進一步的，所述懸浮液中的固含量為1~3%。

12、進一步的，所述多酸水溶液的濃度為5~15?mmol/l，所述水滑石與多酸的質(zhì)量比為1：（1-4）。

13、進一步的，步驟s1中，制備懸浮液時的劇烈攪拌速度為1500-2000?r/min，劇烈攪拌時間為24-48h；進行自組裝時，攪拌速度為800-1200?r/min，攪拌時間為12-24h。

14、進一步的，所述芳綸漿料為對位芳綸漿料或間位芳綸漿料，所述芳綸漿料的固含量為5%-10%；

15、所述涂覆漿料中所述多酸插層水滑石的質(zhì)量含量為1%-3%。

16、進一步的，步驟s3中，多酸插層水滑石芳綸涂覆漿料涂覆的涂覆厚度為1~2μm。

17、進一步的，所述凝固浴為兩級凝固浴，第一級凝固浴為dmac和水的混合溶液，第一級凝固浴中水體積含量為50~60%；第二級凝固浴為dmac和水的混合溶液，第二級凝固浴中水體積含量為75~85%。

18、進一步的，所述第一級凝固浴和第二級凝固浴的水體積含量差值不高于25%。

19、本發(fā)明還公開了一種多酸插層水滑石芳綸涂覆鋰電隔膜，所述多酸插層水滑石芳綸涂覆鋰電隔膜為按照本發(fā)明所述制備方法制得。

20、本發(fā)明的有益效果是：

21、本發(fā)明所述制備方法將多酸插層水滑石引入到隔膜涂覆層中，由于多酸插層水滑石的粒徑為納米級，因此多酸插層水滑石的引入不會改變涂覆層原有的形貌和厚度，另外，水滑石獨特的層狀結(jié)構及多酸的穩(wěn)定嵌入，可增強隔膜的熱穩(wěn)定性。本發(fā)明選擇剝離重組法制備多酸插層水滑石，這可以減小插層重組過程中的空間位阻，減少雜質(zhì)相，提升多酸插層水滑石的性能。將多酸插層水滑石引入到鋰電隔膜中，降低了隔膜的熱收縮率，提升了隔膜熱穩(wěn)定性，具有極高的應用價值。

22、本發(fā)明所述制備方法中，通過將多酸插層水滑石引入到隔膜涂覆層中制備鋰電隔膜，配合合適的剝離重組及凝固浴條件，最終得到熱穩(wěn)定性能更加優(yōu)異的隔膜產(chǎn)品。多酸插層水滑石通過分子間作用力與芳綸纖維結(jié)合在一起，提升芳綸涂覆鋰電隔膜的熱穩(wěn)定性。

技術特征：

1.一種多酸插層水滑石芳綸涂覆鋰電隔膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法為：

2.根據(jù)權利要求1所述一種多酸插層水滑石芳綸涂覆鋰電隔膜的制備方法，其特征在于，所述水滑石為鎳鈷水滑石、鎂鋁水滑石中的至少一種；所述多酸為keggin型多酸、weakley型多酸中的任意一種。

3.根據(jù)權利要求1所述一種多酸插層水滑石芳綸涂覆鋰電隔膜的制備方法，其特征在于，所述懸浮液中的固含量為1~3%。

4.?根據(jù)權利要求1所述一種多酸插層水滑石芳綸涂覆鋰電隔膜的制備方法，其特征在于，所述多酸水溶液的濃度為5~15?mmol/l，所述水滑石與多酸的質(zhì)量比為1：（1-4）。

5.?根據(jù)權利要求1所述一種多酸插層水滑石芳綸涂覆鋰電隔膜的制備方法，其特征在于，步驟s1中，制備懸浮液時的劇烈攪拌速度為1500-2000?r/min，劇烈攪拌時間為24-48h；進行自組裝時，攪拌速度為800-1200?r/min，攪拌時間為12-24h。

6.根據(jù)權利要求1所述一種多酸插層水滑石芳綸涂覆鋰電隔膜的制備方法，其特征在于，所述芳綸漿料為對位芳綸漿料或間位芳綸漿料，所述芳綸漿料的固含量為5%-10%；

7.根據(jù)權利要求1所述一種多酸插層水滑石芳綸涂覆鋰電隔膜的制備方法，其特征在于，步驟s3中，多酸插層水滑石芳綸涂覆漿料涂覆的涂覆厚度為1~2μm。

8.根據(jù)權利要求1所述一種多酸插層水滑石芳綸涂覆鋰電隔膜的制備方法，其特征在于，所述凝固浴為兩級凝固浴，第一級凝固浴為dmac和水的混合溶液，第一級凝固浴中水體積含量為50~60%；第二級凝固浴為dmac和水的混合溶液，第二級凝固浴中水體積含量為75~85%。

9.根據(jù)權利要求8所述一種多酸插層水滑石芳綸涂覆鋰電隔膜的制備方法，其特征在于，所述第一級凝固浴和第二級凝固浴的水體積含量差值不高于25%。

10.一種多酸插層水滑石芳綸涂覆鋰電隔膜，其特征在于，所述多酸插層水滑石芳綸涂覆鋰電隔膜為按照權利要求1-9任意一項所述制備方法制得。

技術總結(jié)
本發(fā)明涉及鋰離子電池材料技術領域，具體涉及一種多酸插層水滑石芳綸涂覆鋰電隔膜及其制備方法，所述制備方法為：通過剝離重組法制備多酸插層水滑石：將水滑石加入到甲酰胺中，在惰性氣體的保護下劇烈攪拌進行剝離得到懸浮液，懸浮液經(jīng)離心得到剝離的水滑石片層，然后將多酸水溶液加入到剝離的水滑石片層中攪拌進行自組裝，最后固液分離得到多酸插層水滑石；將多酸插層水滑石與芳綸漿料混合均勻，得到多酸插層水滑石芳綸涂覆漿料；將多酸插層水滑石芳綸涂覆漿料涂覆到基膜表面，過凝固浴后烘干，得到多酸插層水滑石芳綸涂覆鋰電隔膜。所述鋰電隔膜具有更高的熱穩(wěn)定性，而且制備方法簡單，實用性強。

技術研發(fā)人員：胡漢斌,林芳兵,關振虹,江明
受保護的技術使用者：煙臺泰和新材高分子新材料研究院有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19