[发明专利]一种基于介孔材料的无机隔膜制备工艺

说明书

本发明提供了一种基于介孔材料的无机隔膜制备工艺，包括：将硅氧化物和介孔材料按照预设质量比例置于溶剂中溶解，并搅拌均匀，制得悬浊液；向所述悬浊液中加入适量粘结剂与分散剂，以预设搅拌速度充分搅拌得到无机涂覆浆料；在电池基材表面涂覆所述无机涂覆浆料，在预设温度下干燥一段时间，制得电极支撑型无机隔膜。本发明通过将一定配比的陶瓷粉末与介孔分子筛相结合以制备隔膜浆料，既保证了无机隔膜的高安全性，又避免膜脆性、多晶性的缺陷，从而有利于提高隔膜的保液能力和提高电池的能量密度。合成的隔膜具备超轻的特点，与基板间结合力良好，而且柔韧性良好，也能有效避免使用单一陶瓷材料制备无机隔膜导致隔膜机械性能变差的问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池隔膜技术领域，具体而言，涉及一种基于介孔材料的无机隔膜制备工艺。

背景技术

隔膜是锂离子电池的重要组成部分，锂离子电池的安全性很大程度取决于隔膜的性能，而目前广泛应用的有机隔膜有耐热性能差，容易被锂枝晶刺穿导致短路等缺点，直接危害锂离子电池的安全性能。另一方面，有机隔膜的疏水特点导致其对电解液的浸润性能比较差，影响电池的倍率性能。因此，无机隔膜开始成为人们关注的热点。

无机隔膜由无机材料制备而成，具有很多有机膜没有的优点。无机材料有良好的电解液润湿性和高温稳定性，在高温下热稳定性可以有效避免有机隔膜高温热收缩导致正负极的直接接触引发短路的问题。而且，无机隔膜与电解液的润湿性良好、孔隙率高，吸收电解液后具有高于普通有机隔膜的离子电导率。另外，无机隔膜机械强度大的特点也比较明显。

在无机隔膜的研究过程中，人们进行了制备方式的探索，比如涂覆型无机隔膜、自支撑型无机隔膜、电极支撑型无机隔膜。其中，无机材料的筛选是制备安全性能良好的隔膜的关键。

传统技术中常用于无机隔膜制备的材料有氧化铝、二氧化硅、氧化锆和MFI型沸石分子筛等，其中，氧化铝的真密度大约为3.95g/cm³，二氧化硅的密度为2.65g/cm³，氧化锆的真密度5.68g/cm³，MFI型沸石分子筛的密度在1.76g/cm³左右。各材料之间的密度不同，导致制备的电池能量密度较差。分子筛是一种具有特殊孔道结构的多孔材料，其孔道结构规整均一、大小可以调控、孔容及比表面积较大且具有良好的热稳定性及化学稳定性，但是，目前分子筛在电池隔膜制备工艺中的应用还不广泛。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种基于介孔材料的无机隔膜制备工艺，旨在解决现有技术中由于制备隔膜的各材料的密度不同导致电池能量密度较差的问题。

具体地，本发明提出了一种基于介孔材料的无机隔膜制备工艺，包括以下步骤：

(1)将硅氧化物和介孔材料按照预设质量比例置于溶剂中溶解，并搅拌均匀，制得悬浊液。

硅氧化物可以为SiO和SiO₂中的至少一种，优选的，硅氧化物为SiO₂。选用SiO₂，在后续的涂覆工艺中不易掉料，有利于保证成膜质量。其中，硅氧化物的粒径分布有500nm和1μm两种，500nm和1μm两种粒径的SiO₂的质量比可以为1:1、1:2。