[发明专利]有机-无机复合隔膜材料的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明提供有机‑无机复合隔膜材料的制备方法及其产品和应用，用Al₂O₃涂覆植物纤维素，以秸秆中提取出来的植物纤维素为原料，用旋涂法制备纤维素隔膜，然后在制好的隔膜上涂覆一层Al₂O₃陶瓷材料。纤维素隔膜热稳定性明显优于聚烯烃隔膜，而且价格低廉且环保。而陶瓷隔膜具有优良的耐高温性能，能有效的防止热收缩效应。因此将植物纤维素和陶瓷材料结合制备的锂离子电池隔膜具有更好的高温稳定性。而且该种隔膜的制备工艺相对简单，易操作。

技术领域

本发明设计一种新型复合隔膜材料的制备方法及应用，特别是涉及纤维素材料和陶瓷材料复合制备隔膜的制备方法及应用，具体为一种有机-无机复合隔膜材料的制备方法及其产品和应用。

背景技术

锂离子二次电池作为一种新能源，具有充放电电压平台高，循环寿命长，无污染，自放电小等优点。随着新能源的不断发展，锂电池的市场需求也不断增大。而隔膜材料作为锂离子二次电池的关键组成部分之一，它的性能也直接影响到了锂电池的性能，甚至于电池的安全性。研究发现，一个性能优异的隔膜材料应满足以下几个条件：（1）具备优异的电子绝缘性，防止正负极材料直接接触而短路；（2）具备优异的电解液润湿性以及锂离子迁移速率；（3）化学性能稳定，不与电解液、电极材料发生反应；（4）热稳定性良好，在环境温度升高后不会发生热收缩；（5）具有优异的机械强度，在电池加工过程中不会发生变形。

目前，工业上主要运用得是聚烯烃微孔薄膜，然而传统的锂电池隔膜具有许多不足的地方，机械强度差，热稳定性弱，而且吸附电解质的能力较差；而且传统锂电池隔膜在制备过程中存在内应力，在高温下会发生应力释放，隔膜会产生热收缩，所以存在安全性问题。因此，为了提高锂电池的安全性及其工作性能，对锂电池隔膜的研究也越来越多。

植物纤维素作为自然界最丰富的材料，具有价格低廉，容易获取的优点，而且其耐热温度可以达到270℃以上；而Al₂O₃陶瓷材料具有良好的耐高温性能，热稳定性能好。因此二者相结合制备出的隔膜具有优秀的耐高温的性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种有机-无机复合隔膜材料的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的有机-无机复合隔膜材料产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种有机-无机复合隔膜材料的制备方法，其特征在于用Al₂O₃涂覆植物纤维素，以秸秆中提取出来的植物纤维素为原料，用旋涂法制备纤维素隔膜，然后在制好的隔膜上涂覆一层Al₂O₃陶瓷材料，该方法的具体步骤为：

（1）将5g纤维素溶液和0.2g羧甲基纤维素钠加入20 mL去离子水中，磁力搅拌30~60min；

（2）切割一片5cm×5cm的玻璃片，将上述凝胶溶液缓慢滴加到吸附在旋涂机上的玻璃片上，形成一层厚度均匀的薄膜；

（3）将上述涂有纤维素隔膜的玻璃片放入真空干燥箱中60℃干燥2h；

（4）将1g Al₂O₃和2g 聚偏氟乙烯加入到30mL的N-甲基吡咯烷酮和丙酮的混合溶液中，N-甲基吡咯烷酮和丙酮的体积比为1:2，在80℃的水浴中搅拌4h；

（5）使用刮膜器，将上述溶液刮涂在干燥完全的纤维素隔膜上；

（6）将涂有Al₂O₃的纤维素基隔膜放入真空干燥箱中60℃干燥2h，得到有机-无机复合隔膜材料。