[发明专利]一种基于水羟硅钠石-二氧化硅气凝胶的锂电池隔膜增强材料的制备方法

说明书

本发明涉及锂电池隔膜制备领域，公开了一种基于水羟硅钠石‑二氧化硅气凝胶的锂电池隔膜增强材料的制备方法，包括：A)将水羟硅钠石添加到正硅酸乙酯中，搅拌均匀，添加水和无水乙醇，超声分散，得到分散液，将pH调为弱酸性，水解反应；B)向分散液中添加六甲基二硅氮烷，将pH调为弱碱性，生成溶胶，静置老化，用乙醇洗去未反应物质后，制得复合湿凝胶；C)置换出湿凝胶中的溶剂，真空干燥、研磨、烘干后，制得水羟硅钠石‑二氧化硅气凝胶微粉。本发明以水羟硅钠石‑二氧化硅气凝胶核心材料，将其与聚丙烯聚合时进行复合，制得隔膜。该隔膜在不设有涂层的前提下，仍能使隔膜具有出色的吸液性、热稳定性和抗尖刺能力。

技术领域

本发明涉及领域锂电池隔膜制备领域，尤其涉及一种基于水羟硅钠石-二氧化硅气凝胶的锂电池隔膜增强材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池中，隔膜的作用是隔离正负极材料以防止短路，并且能够对电解液进行吸附，未锂离子的迁移提供便利。因此，隔膜对于锂离子电池的性能起着关键的作用。

目前新能源在汽车行业得到了长足的发展，由于应用在汽车领域，动力锂离子电池的安全格外重要。但是，高能量密度的锂离子电池所承载的电流较大，在电池工作、过充时，会产生大量的热量，电池很容易热失控而引起燃烧爆炸。现有技术中的隔膜主要为聚烯烃材料，其抗热收缩性差，受热时容易收缩或者熔化，产生大的空洞，造成正负极接触而短路。此外，锂离子在反复的迁移过程中容易在正负极表面生成较为尖锐的锂枝晶，也容易将较薄的隔膜刺穿而引起短路。

对于上述问题，目前的最为普遍做法是在隔膜的表面涂覆一层无机材料(如氧化硅、氧化锆、氧化铝等无机陶瓷材料)涂层，起到提高隔膜热稳定性和其他物理性能的作用。虽然如此的确能够有效提高隔膜热稳定性和其他物理性能，但是隔膜表面被涂层所覆盖，涂层的孔隙率不够高，导致隔膜的吸液率大打折扣，影响锂离子的迁移，导致电池的内阻升高，另一方面，后期涂覆的涂层也容易在后期脱落，从而限制了锂离子电池的性能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于水羟硅钠石-二氧化硅气凝胶的锂电池隔膜增强材料的制备方法，本发明的电池隔膜增强材料以水羟硅钠石-二氧化硅气凝胶核心材料，将其与聚丙烯聚合时进行复合，制得隔膜。该隔膜在不设有涂层的前提下，仍能使隔膜具有出色的吸液性、热稳定性和抗尖刺能力。

本发明的具体技术方案为：一种基于水羟硅钠石-二氧化硅气凝胶的锂电池隔膜增强材料的制备方法，包括以下步骤：

A)将水羟硅钠石添加到其2-4倍质量的正硅酸乙酯中，搅拌均匀，添加水羟硅钠石质量3-4倍的水和水羟硅钠石质量4-6倍的无水乙醇，超声分散，得到分散液，将分散液的pH调为弱酸性，使其进行水解反应。

B)向水解后的分散液中添加六甲基二硅氮烷，然后将分散液的pH调为弱碱性，生成溶胶，静置老化，用乙醇洗去未反应物质后，制得复合湿凝胶。

C)用正己烷置换出湿凝胶中的原有溶剂，经真空干燥、研磨、烘干后，制得水羟硅钠石-二氧化硅气凝胶微粉。

为了提高隔膜的热稳定性和抗尖刺能力等物理性能，现有技术中通常是在隔膜表面涂覆一层无机涂层。如此虽然的确能够有效提高隔膜热稳定性和其他物理性能，但是隔膜表面被涂层所覆盖，涂层的孔隙率不够高，导致隔膜的吸液率大打折扣，影响锂离子的迁移，导致电池的内阻升高，另一方面，后期涂覆的涂层也容易在后期脱落，从而限制了锂离子电池的性能。