[发明专利]一种二氧化硅气凝胶改性锂离子电池隔膜的制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池领域，涉及锂离子隔膜技术领域，具体是一种二氧化硅气凝胶改性锂离子电池隔膜的制备方法，在丙烯聚合中加入碳碳双键修饰二氧化硅气凝胶微粉，二氧化硅气凝胶上的碳碳双键参与丙烯的聚合，获得了二氧化硅气凝胶改性聚丙烯，经过加工，获得锂离子电池隔膜；所述碳碳双键修饰二氧化硅气凝胶采用含不饱和碳碳双键硅烷偶联剂参与水解缩合反应。本发明的改性锂离子电池隔膜中二氧化硅气凝胶与聚丙烯通过化学键结合在一起，具有力学性能高、耐热性好、在电解液中稳定性好的特点。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种二氧化硅气凝胶改性锂离子电池隔膜的制备方法。

背景技术

锂离子电池隔膜是锂离子电池的关键组件之一，对锂离子电池的性能、安全等具有重要的影响，随着锂离子电池的发展，尤其是动力锂离子电池的高速发展和近期的一些新能源汽车的燃烧时间，对锂离子电池的安全性等提出更高的要求。锂离子电池隔膜性能，比如耐热性、力学强度等，对锂离子电池的安全性、轻量化等有重要影响。

二氧化硅气凝胶具有一种三维网状的多孔结构，具有低导热、低密度、孔隙率高、比表面积大等特点。现有技术中，在锂电池隔膜表面涂覆疏水性二氧化硅气凝胶，获得的隔膜具有较好的性能，但存在涂覆层易脱落、影响隔膜气孔的问题。CN108285148A和CN108400272A都公开了采用水羟硅钠石-二氧化硅气凝胶微粉分散在聚丙烯中获得隔膜的方法，但是该方法中(1)二氧化硅气凝胶主要是用于支撑隔开层状的水羟硅钠石，没有完全体现出二氧化硅气凝胶的性能；(2)水羟硅钠石-二氧化硅气凝胶微粉和聚丙烯之间存在的是物理作用，在应用于锂电池中，随着时间的加长和持续的充放电，会造成水羟硅钠石-二氧化硅气凝胶微粉和聚丙烯之间的作用减弱，导致隔膜性能变差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种二氧化硅气凝胶改性锂离子电池隔膜的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种二氧化硅气凝胶改性锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤，

S1、将三氯化钛、三乙基铝和不饱和碳碳双键修饰二氧化硅气凝胶微粉分散到正己烷中，升温至65-80℃，通入丙烯气体和改性单体进行反应，分离、干燥、造粒，获得改性聚丙烯母粒；

S2、步骤S1中获得的改性聚丙烯母粒加入助剂、超高分子量聚丙烯和成核剂，熔融塑化、流延成膜、热处理、拉伸，获得所述隔膜。

所述改性单体可以选自乙烯、氯化聚丙烯或丙烯酸，所述改性单体和丙烯的摩尔比为1:4～8。

优选的，步骤S1中所述不饱和碳碳双键修饰二氧化硅气凝胶按如下方法制备：

含不饱和碳碳双键三烷氧基硅烷、含不饱和碳碳双键二烷氧基硅烷、长链烷基三烷氧基硅烷、长链烷基二烷氧基硅烷、正硅酸乙酯和醇类溶剂混合，加入去离子水，混合均匀，搅拌下加入酸调节pH2.5～4.0进行水解，加入碱调节pH为9.0～11.0进行缩合，获得凝胶，所述凝胶经过老化、置换、干燥，获得所述不饱和碳碳双键修饰二氧化硅气凝胶。

更优选的，所述含不饱和碳碳双键三烷氧基硅烷选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(异丙氧基)硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷和3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。

更优选的，所述含不饱和碳碳双键二烷氧基硅烷选自乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基甲基二(异丙氧基)硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基甲基二甲氧基硅烷和3-(甲基丙烯酰氧基)丙基甲基二乙氧基硅烷中的至少一种。