[发明专利]多孔文石结构微米片的制备方法、陶瓷隔膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种多孔文石结构微米片的制备方法，包括以下步骤：A)将贝壳壳体在酸溶液中进行处理，得到具有文石结构的贝壳壳体珍珠层；B)将所述贝壳壳体珍珠层进行处理，得到珍珠层碎片；C)将所述珍珠层碎片在碱溶液中进行处理，得到多孔文石结构微米片。本申请还提供了隔膜、其制备方法与一种锂离子电池。本发明采用简单的制备工艺成功地从天然贝壳壳体中分离出单层多孔文石结构微米片，并进一步将其应用于隔膜。相比于商业陶瓷隔膜的零维纳米陶瓷颗粒涂层，本申请制备的多孔文石结构微米片涂层不仅具有良好的锂离子传导能力、优异的电解液浸润性并且隔膜的破膜温度得到提升、力学强度好、刮涂工艺简单，极具工业应用前景。

技术领域

本发明涉及锂离子电池隔膜涂层技术领域，尤其涉及一种多孔文石结构微米片的制备方法、陶瓷隔膜及其制备方法。

背景技术

自上世纪90年代索尼公司发布绿色高能可充电锂离子电池起，二次锂离子电池在全世界掀起了一场技术革命。自此，科研与产业界竞相开始了对锂离子电池的正极、负极、隔膜和电解液的研究。其中隔膜对锂离子电池的安全性能有着至关重要的影响；随着动力电池的快速发展，产学界对其安全性提出了更高的要求。

早期研究者们采用聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)复合的方式来增加隔膜的耐热性和机械强度。近年来的研究焦点更多的放在了陶瓷涂层涂覆聚烯烃隔膜方向。陶瓷涂层多是由陶瓷氧化物纳米颗粒、粘接剂和添加剂组成，其具有出色的热稳定性，因此陶瓷涂层可有效的增加锂离子电池隔膜的耐热性能。但是目前商业陶瓷锂离子电池隔膜表面涂覆的零维颗粒存在着许多的问题，诸如颗粒粒径不均匀、易团聚、颗粒间接触面积过小附着力较差、应对正面冲击时受力面积小易刺破等问题。

贝壳壳体由内到外主要由珍珠层、棱柱层、角质层、无定型碳酸钙、藻类色素和苔薛虫、石灰虫等形成的庇状突构成。珍珠层又称壳底，其硬度中等，是由85～95％具有文石结构的碳酸钙二维片层和0.3～5％有机物质构成；珍珠层中多边形文石晶体由纳米级颗粒构成，相邻片层之间镶嵌堆叠，与有机质交错排列层叠；珍珠层中的文石型片是天然的规整的二维片层并且片的大小较为均匀。因此为了提高隔膜的性能，可以考虑采用珍珠层作为陶瓷涂层。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供多孔文石结构微米片的制备方法，本申请制备的多孔文石结构微米片用于制备隔膜具有较好的机械性能、润湿性与热稳定性。

有鉴于此，本申请提供了一种多孔文石结构微米片的制备方法，包括以下步骤：

A)将贝壳壳体在酸溶液中进行处理，得到具有文石结构的贝壳壳体珍珠层；

B)将所述贝壳壳体珍珠层进行处理，得到珍珠层碎片；

C)将所述珍珠层碎片在碱溶液中进行处理，得到多孔文石结构微米片。

优选的，所述贝壳壳体选自鲍鱼壳，所述鲍鱼壳选自澳洲白鲍、新西兰黑金鲍、耳鲍、黑边鲍、美德鲍、褶鲍和皱纹盘鲍中的一种或多种。

优选的，步骤A)中，所述酸溶液选自盐酸、醋酸、硝酸、草酸、丙酮酸、乳酸、过氧化氢、苯甲酸和丙酸中的一种或多种，所述酸溶液中的氢离子浓度不低于5mol/L，所述处理的时间为15～60min。

优选的，步骤B)中，所述处理的方式选自加压方式、打磨方式或机械切割方式。

优选的，步骤C)中，所述碱溶液选自氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液，所述碱溶液的浓度为1～5mol/L；所述处理在搅拌条件下进行，所述搅拌的速度为200～800r/min，时间为1～6天。

优选的，步骤C)具体为：

将所述珍珠层碎片加入至碱溶液中搅拌，待溶液变成乳白色，离心后得到多孔文石结构微米片；所述离心的速度为3000～8000rpm/min。