[发明专利]复合稳定型锂电池隔膜

说明书

技术领域

本发明涉及电解质膜技术领域，具体涉及一种可生物降解的复合稳定型聚合物电解质膜。

背景技术

近年来，作为下一代能量源的燃料电池成为关注的焦点。特别是在电解质中使用具有质子传导性的聚合物膜的聚合物电解质型燃料电池(PEFC)，由于能量密度高，因而期待在家庭用热电联产系统、便携式设备用电源、汽车用电源等广泛领域中的使用。对于PEFC的电解质膜，要求具有在燃料电极-氧化电极间传导质子的电解质的功能，并且还要求成为将供给到燃料电极的燃料与供给到氧化电极的氧化剂分离的隔壁。作为电解质和隔壁中任意一个的功能不充分时，燃料电池的发电效率就会下降。因此，期望质子传导性、电化学稳定性以及机械强度优良、并且燃料和氧化剂的透过性低的聚合物电解质膜。

但是，电池的出现，却给生态环境带来了极大的威胁。无论是早期的镍镉电池还是稍晚的铅酸电池还是后来的镍氢电池还是现在仍然很流行的碱性干电池，无一例外，如果缺乏管理，都将会给生态环境带来巨大灾难。这些电池电解质溶液中含有的重金属离子如镉、钻、汞、铅、镍等，一旦进入土壤或水体，将会给生物体和自然环境带来极大危害，进而通过生物链危害人类健康。

如锂电池在绿色环保方面做出了很大的突破，但其对生态环境仍然具有一定的威胁。锂电池电解质里仍然还含有少量的镍、钻等重金属离子，如果任其积累，必将对环境造成伤害。近年来，安全性能更高的聚合物锂离子电池迅速发展了起来，这种电池的主要特点是电池的电解质基质为固态的聚合物凝胶或干膜，其中，构成这些固态电解质基质的材料主要是聚环氧乙烷、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯等，而这些材料却有一个共同的致命缺点：难以生物降解。随着聚合物锂离子电池的不断发展，这些难生物降解且含有一定量有害物质的固态电解质必将给生态环境带来巨大危害。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种使用安全，卫生环保的可生物降解的复合稳定型聚合物电解质膜。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种复合稳定型锂电池隔膜，包括聚合物基膜及分散在所述聚合物基膜中的质子传导材料，所述质子传导材料是由石墨烯微片、纳米碳化硅、全氟磺酸树脂、堇青石粉和纳米陶瓷粉构成，其中石墨烯微片、纳米碳化硅、全氟磺酸树脂、堇青石粉和纳米陶瓷粉的质量比为2:3:20:0.5:1.5。

所述石墨烯微片是以立体的蜂窝方式长晶生成，如同金刚石矿类，而每一个碳原子的四个价电子都形成共价键被束缚住了，不能形成定向移动的电子流，于是就不能导电，不导热，生成后石墨碳晶体利用湿式纳米研磨方式，以单一方向研磨,产生厚度为纳米化，面积为微米化的石墨烯微片。

一种制备上述锂电池隔膜的方法，包括以下步骤：

1)将石墨烯微片、纳米碳化硅、全氟磺酸树脂、堇青石粉和纳米陶瓷粉混溶在一起，得到质子传导聚合物溶液；

2)将所述质子传导聚合物溶液涂覆在聚合物基膜上，干燥得到锂电池隔膜。

本发明的有益效果是：本发明改变传统质子传导材料，通过加入石墨烯微片等高性能材料，使所制备电解质膜不仅能在使用时保证良好的传导性，而且还能在废弃后被微生物降解，减少电解质膜对环境的危害。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例1

一种复合稳定型锂电池隔膜，包括聚合物基膜及分散在所述聚合物基膜中的质子传导材料，所述质子传导材料是由石墨烯微片、纳米碳化硅、全氟磺酸树脂、堇青石粉和纳米陶瓷粉构成，其中石墨烯微片、纳米碳化硅、全氟磺酸树脂、堇青石粉和纳米陶瓷粉的质量比为2:3:20:0.5:1.5。

石墨烯微片是以立体的蜂窝方式长晶生成，如同金刚石矿类，而每一个碳原子的四个价电子都形成共价键被束缚住了，不能形成定向移动的电子流，于是就不能导电，不导热，生成后石墨碳晶体利用湿式纳米研磨方式，以单一方向研磨,产生厚度为纳米化，面积为微米化的石墨烯微片。

一种制备上述锂电池隔膜的方法，包括以下步骤：

1)将石墨烯微片、纳米碳化硅、全氟磺酸树脂、堇青石粉和纳米陶瓷粉混溶在一起，得到质子传导聚合物溶液；

2)将所述质子传导聚合物溶液涂覆在聚合物基膜上，干燥得到锂电池隔膜。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。