[发明专利]一种改性凹土及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种改性凹土及其制备方法和应用，所述制备方法包括对凹土依次进行除磁、碱化、煅烧和有机改性处理的步骤，所述制备方法操作简单，且制备得到的改性凹土堆积密度小、电绝缘性好且化学稳定性高，使得采用其制备得到的凹土隔膜重量小、保液能力和吸液能力强，还具有优异的热收缩性能，进而可有效提高锂离子电池的比容量，改善锂离子电池的使用安全性，还有利于提高锂离子电池的电学性能。

技术领域

本发明属于隔膜技术领域，具体涉及一种改性凹土及其制备方法和应用。

背景技术

锂电池隔膜主要功能是隔离正、负极，防止正、负直接接触而产生短路，引起电池的燃烧甚至爆炸，威胁人们的健康和安全。同时，隔膜为离子提供自由通道，形成导电回路；且众所周知，隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻直接影响电池容量、循环性能及安全性能等。近年来，人们采用对聚烯烃隔膜表面进行化学或物理涂覆改性等方法提高隔膜的耐热性和润湿性。

无机氧化铝陶瓷涂覆能显著提高锂离子电池隔膜的耐热性而被广泛应用，氧化铝陶瓷涂覆隔膜能够降低锂电池隔膜在高温时的热收缩，提高锂离子电池的安全性。CN106848152A公开了一种氧化铝陶瓷涂覆隔膜的制备方法，所述氧化铝陶瓷涂覆隔膜包括基膜层及基膜层一侧或双侧的氧化铝陶瓷涂层，所述氧化铝由醇盐经水解、抽滤、洗涤、干燥获得，所述醇盐水解过程中使用聚丙烯酸钠为分散剂，得到分散性好、大小均匀且粒径为0.05～2μm的氧化铝颗粒；该发明通过将醇盐溶解于去离子水或醇类有机溶剂中，使其发生水解反应生成氧化铝，避免了烧结工序，简化了隔膜的生产工艺，极大地降低生产成本。但是，氧化铝的价格呈上升趋势，增加了生产成本。

凹土是一种灰白色松散的无机非金属粉体材料，主要成分为二氧化硅和氧化铝。CN109065815A公开了一种结合功能陶瓷与凹土特性涂覆隔膜，由以下组分构成：锂离子快导体陶瓷粉，凹凸棒石纳米陶瓷纤维，分散剂，粘结剂，表面活性剂以及去离子水，其中各组分的质量比为：锂离子快导体陶瓷粉为80～90，凹凸棒石纳米陶瓷纤维为2～10，分散剂为0.5～2，粘结剂为1～10，表面活性剂为0.5～2以及去离子水为固体总质量的40～100。所述凹凸棒石纳米陶瓷纤维具有增稠的作用，取代常规涂覆陶瓷浆料中的增稠剂羧甲基纤维素钠的使用，减小有机物的含量；具有很好的流变性，使得浆料具有优良的悬浮性便于储存。但是这种涂覆隔膜的重量高，不利于锂离子电池比容量的提高。

因此，需要开发一种新的制备方法，制备得到堆积密度小、电绝缘性好且化学稳定性高的改性凹土，是目前急需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种改性凹土及其制备方法和应用，所述制备方法工艺简单，且制备得到的改性凹土堆积密度小、电绝缘性好且化学稳定性高，可以提高采用其制备得到的凹土隔膜的热收缩性能和保液、吸液能力，同时降低其重量，进而可以改善包含所述凹凸隔膜的锂离子电池的比容量、使用安全性和电学性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种改性凹土的制备方法，所述制备方法包括：对凹土依次进行除磁、碱化、煅烧和有机改性处理，得到所述改性凹土。

本发明提供的改性凹土的制备方法包括对凹土依次进行除磁、碱化、煅烧和有机改性处理的步骤，其中，除磁助理可以去除凹土中的磁性单体，避免后续应用时造成锂离子电池微短路；碱化处理则可以让凹土中的成分呈现出氢氧化物的形式，便于后续高温处理后，得到高纯的氧化物矿物质；而煅烧处理可以除去凹土中多余的有机碱、结合水与部分沸石水；最后进行有机改性处理可以凹土中层与层之间的空隙变大，且在内部形成支撑结构，进而可以后续应用在隔膜中时可以增强隔膜对电解液的吸液和保液能力，有利于提高锂离子电池的电性能。