[发明专利]一种改性钛酸钡材料的制备方法、电池隔膜和锂离子电池

说明书

本申请属于锂离子电池领域，具体涉及一种改性钛酸钡材料的制备方法、电池隔膜和锂离子电池。本发明所提供的制备方法，为：将钛酸钡颗粒、六氯环三磷腈、单体和催化剂分散在反应溶剂中，反应；单体为多元醇或多元醇钠。本发明通过在钛酸钡颗粒表面包覆柔性聚磷腈，其具有高保液效果，电解液不易挥发，电阻增加速率减慢，减弱了钛酸钡的极化效应；提高电池寿命。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种改性钛酸钡材料的制备方法、电池隔膜和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池作为新一代储能电源，广泛应用于信息技术、电动汽车和航空航天等领域。电池隔膜作为锂离子电池的核心部件之一，其主要作用是隔离正负极，为锂离子的穿梭提供通道。传统的锂离子电池隔膜为聚烯烃微孔膜，聚烯烃微孔膜为非极性材料，对电解液的浸润性较差，且在高温下收缩率较大。浸润性差会影响电池电化学性能；高温下收缩率大容易导致电池正负极接触，短路甚至爆炸。目前，改善聚烯烃隔膜浸润性，热收缩方面的缺陷，最简单有效的手段是以聚烯烃微孔膜作为基膜，其上涂覆一层有机/无机涂层，烘干，即得。

目前，最简单的有机/无机涂层是采用单一的陶瓷材料(如钛酸钡、二氧化钛、二氧化硅或氧化锆等)，或者采用有机聚合物涂覆在聚烯烃隔膜表面。中国专利CN102610773A公开了一种聚合物锂离子电池及其隔膜，通过将无机陶瓷粉体直接涂覆在隔膜表面，有机涂层涂覆在隔膜或无机涂层表面，可一定程度改善隔膜的浸润性，并提高其耐高温性。

钛酸钡作为陶瓷材料，耐高温的同时具有较高介电常数，广泛应用于电池领域。Yim,T.,Han,S.H.,Park,N.H.,Park,M.-S.,Lee,J.H.,Shin,J.,Choi,J.W.,Jung,Y.,Jo,Y.N.,Yu,J.-S.and Kim,K.J.等曾经报道，钛酸钡应用于锂硫电池(涂覆在隔膜的表面)中可有效抑制多硫化合物的穿梭，提高锂硫电池的使用寿命，但当钛酸钡应用于锂离子电池中(涂敷在隔膜单面或者双面)时(本实验的对比实验)，虽提高了隔膜的耐收缩性，但使隔膜电阻增大，其极化效应更严重影响锂离子电池的大倍率充放电性能。

中国专利CN101885513A公开了一维四氧化三铁磁性纳米链及其制备方法，将四氧化三铁纳米晶簇置于无水乙醇和四氢呋喃混合溶液内并进行超声分散，然后依次加入六氯环三磷腈(HCCP)和2,4—二羟基二苯砜(BPS)并进一步超声分散，最后加入三乙胺(TEA)，经过室温反应后制备得到环交联型聚磷腈包裹的一维四氧化三铁磁性纳米链。但该技术仅能实现一维上的制备，且功能单体仅局限在BPS。

背景文献为：Yim,T.,Han,S.H.,Park,N.H.,Park,M.-S.,Lee,J.H.,Shin,J.,Choi,J.W.,Jung,Y.,Jo,Y.N.,Yu,J.-S.and Kim,K.J.(2016),Effective PolysulfideRejection by Dipole-Aligned BaTiO₃Coated Separator in Lithium SulfurBatteries.Adv.Funct.Mater.,26:7817 7823.

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种改性钛酸钡材料的制备方法、电池隔膜和锂离子电池。

本发明的具体技术方案如下：

一种改性钛酸钡材料的制备方法，将钛酸钡颗粒、六氯环三磷腈、单体和催化剂分散在反应溶剂中，反应；

所述单体为多元醇或多元醇钠。

优选的，所述反应的温度为25℃～110℃，时间为0.5h～4h。

优选的，所述改性钛酸钡材料为表面包覆有环交联型聚磷腈包覆层的钛酸钡颗粒。

更优选的，所述环交联型聚磷腈包覆层的厚度为2nm～300nm；