[发明专利]基于矿物质改性的锂离子电池隔膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种基于矿物质改性的锂离子电池隔膜及其制备方法和应用，取天然硅藻土得到纯化硅藻土；将氧化石墨烯加入至异丙醇与去离子水的混合溶剂中，执行超声波分散处理，得到氧化石墨烯水分散液，将PE膜在氧化石墨烯分散液中浸泡一段时间后晾干得到预处理后的PE膜；将纯化硅藻土和粘结剂混合均匀，加入至溶剂中均匀分散得到硅藻土浆料；使用自动涂覆机将硅藻土浆料均匀地涂覆在预处理后的PE膜上；将涂覆有硅藻土浆料的PE膜放入真空干燥箱中干燥，得到硅藻土/氧化石墨烯/PE复合隔膜。本发明提出的技术方案的有益效果是：改性隔膜的浸润性好，热稳定性有所提升，孔隙率较大，电化学性能有一定改善。

技术领域

本发明涉及锂离子电池制备技术领域，尤其涉及一种基于矿物质改性的锂离子电池隔膜及其制备方法和应用。

背景技术

由于便携式电子设备和电动汽车的发展，使人们更需要能量密度和功率密度更高的储能设备。为了满足对先进储能系统日益增长的需求，人们在开发高容量的新型电极材料、性能好的隔膜、电解液等方面投入了巨大的精力。

目前，锂离子电池的隔膜最常见的是聚烯烃类隔膜，因为其具有工艺简单、生产成本低以及化学稳定性好等优势。聚烯烃类隔膜通常厚度较小，但孔隙率也相对较低，且聚烯烃类材料与极性电解液的亲和性较差，限制了隔膜的润湿性和保持电解液的能力，影响了电池的性能。而且聚烯烃类材料的耐高温的能力有限，使隔膜具有较差的热稳定性，使电池的安全性受到威胁。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明的实施例提供了一种基于矿物质改性的锂离子电池隔膜及其制备方法和应用。

本发明的实施例提供一种基于矿物质改性的锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：

S1.取天然硅藻土，在空气条件下加热并保温，以去除有机质；再用碱洗洗涤至中性，然后用酸浸，最后经去离子水和乙醇的反复洗涤，过滤除杂后干燥得到纯化硅藻土；

S2.在冰水浴中放置反应瓶，向反应瓶中加入浓硫酸，在搅拌浓硫酸的同时加入石墨粉和硝酸钠，得到固体混合物，再分次加入高锰酸钾，搅拌反应一段时间，然后升温后继续搅拌以充分氧化石墨烯，缓慢加入去离子水继续搅拌一段时间；加入双氧水还原残留的氧化剂，趁热过滤后得到滤液，向滤液中加入HCl溶液，除去高锰酸根离子和二氧化锰，再倒入去离子水洗涤直到滤液中检测不到硫酸根离子为止，最后将滤饼置于真空干燥箱中充分干燥得到氧化石墨烯；

S3.将氧化石墨烯加入至异丙醇与去离子水的混合溶剂中，执行超声波分散处理，得到氧化石墨烯水分散液，将PE膜在氧化石墨烯分散液中浸泡一段时间后晾干得到预处理后的PE膜；

S4.将纯化硅藻土和粘结剂混合均匀，加入至溶剂中均匀分散得到硅藻土浆料；

S5.使用自动涂覆机将硅藻土浆料均匀地涂覆在预处理后的PE膜上；

S6.将涂覆有硅藻土浆料的PE膜放入真空干燥箱中干燥，得到硅藻土/氧化石墨烯/PE复合隔膜。

进一步地，步骤S1中，加热的升温速率为5-10℃/min，加热至800-900℃；和/或，

保温时间为4-6h。

进一步地，步骤S1中，所用碱为0.01-0.1mol/L NaOH溶液；和/或，

碱洗洗涤时间为2.5-5h。

进一步地，步骤S1中，所用酸为4.0-7.0mol/L HNO₃或H₂SO₄溶液；和/或，

酸浸温度为80-95℃；和/或，

酸浸浸泡时间为4-6h。

进一步地，步骤S2中，分次加入高锰酸钾，控制反应温度不超过20℃，升温至35℃后继续搅拌。