[发明专利]一种CuNi复合CNTs改性隔膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种CuNi复合CNTs改性隔膜，包括隔膜基膜及其上涂覆的CuNi复合CNTs材料涂层；所述的隔膜基膜为聚丙烯隔膜、聚乙烯隔膜或多层复合隔膜中的任意一种；所述的CuNi复合CNTs材料涂层的厚度为2～15μm，本发明还给出该CuNi复合CNTs改性隔膜的制备方法及应用；本发明的CuNi复合CNTs改性隔膜实现改进正极导电性、缓解电池膨胀，抑制正极与电解液副反应，制备出高性能锂氟化碳电池；该方法不仅工艺过程简单，改性成本低，而且改性隔膜的机械强度和穿刺强度得到提高，并且电池安全及自放电性能好，对提高高性能锂氟化碳电池及其制备方法具有重要的现实意义。

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及电池改性隔膜及其制备方法，具体涉及一种CuNi复合CNTs改性隔膜及其制备方法和应用。

背景技术

锂氟化碳电池是高能量密度一次电池，实用比能量可以达到250～700Wh/kg，是干电池的数倍，且电池很容易做到小型化和轻型化。其中锂氟化碳电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜主要位于正极和负极之间，主要作用是将正负极活性物质分隔开，防止两极因接触而短路；此外在电化学反应时，能保持必要的电解液，形成离子移动的通道。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，因此隔膜必须满足具有高的离子电导率，以降低电池内阻；故对隔膜材料产品的一致性要求极高，除了厚度、表面密度、力学性能这些基本要求之外，对隔膜微孔的尺寸和分布的均一性也都有很高的要求，技术工艺的难度很大。但是目前市场隔膜因量少价高，主要还是用在动力锂电池制造领域，因此如何充分利用每一个隔膜和提高隔膜厚度均匀性、力学性能等性能就显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种CuNi复合CNTs改性隔膜及其制备方法和应用，改进正极导电性、缓解电池膨胀，抑制正极与电解液副反应，提高隔膜的机械强度和穿刺强度，有效改善电池的安全及自放电性能，制备出高性能电池。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种CuNi复合CNTs改性隔膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按原子物质的量比1:(5～20):(20～50)称取铜源、镍源和碳源混合，后加入到高速离心分散罐中，后高速离心得到混合物A；

步骤二：将混合物A置于高温管式炉中，在惰气气氛下，以10～20℃/min的升温速率自室温快速升温到160～250℃，保温0.5～1h，保温结束后，自然冷却至室温后取出得到产物B；

步骤三：将产物B研磨，然后将研磨后的固体粉末放入密封手套箱中，在惰气气氛下，置于坩埚内，使用电磁感应加热法处理，温度控制在300～600℃，达到反应温度后停止加热将产物自然冷却并进行收集，得到产物C，即为CuNi复合CNTs材料；

步骤四：按质量百分比称取(80～90)％CuNi复合CNTs材料粉体和(10～20)％粘结剂研磨均匀后，滴加溶剂制成浆料，使用涂膜机涂覆在隔膜基膜一侧，烘除溶剂后将干燥后带有CuNi复合CNTs材料涂层的隔膜分切、模切制成改性隔膜。

优选的，所述的铜源为氯化亚铜、硫酸铜或硝酸铜中的任意一种；

所述的镍源为分析纯的硫酸镍、硝酸镍、氯化镍、溴化镍或氢氧化亚镍中的任意一种；

所述的碳源为尿素、三聚氰胺或葡萄糖中的任意一种。

优选的，所述步骤二和步骤三的反应在100sccm的流动氩气或氮气气氛中进行。

优选的，所述的步骤三的研磨方法为采用研钵研磨20～30min。

优选的，所述的步骤四中粘结剂为聚偏氟乙烯、羟甲基纤维素或聚丙烯酸中的任一种或羟甲基纤维素和聚丙烯酸任意比例的混合物。