[发明专利]一种能够捕捉氢氟酸的锂电池隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开一种能够捕捉氢氟酸的锂电池隔膜及其制备方法。隔膜包括：超高分子量聚乙烯90‑99wt％；功能化聚乙烯吡啶1‑10wt％；硅烷偶联剂0‑0.5wt％。制备：(1)称取功能化聚乙烯吡啶和硅烷偶联剂加入有机溶剂，得悬浮液；(2)称取超高分子量聚乙烯与悬浮液混合，得混合物料；(3)混合物料干燥；(4)干燥后投入挤出机，从挤出机注油口加造孔剂，经模口挤出至铸片辊，冷却定型制成铸片；(5)将铸片拉伸，洗涤，热定型，收卷，制成能够捕捉氢氟酸的锂电池隔膜。本发明的锂电池隔膜能捕捉锂电池使用过程中产生的HF，阻断副反应的发生，防止电极材料溶解坍塌引发电池容量、倍率、循环等性能的衰减；本发明的制备方法简单，可用于高端锂电池隔膜的成型加工领域。

技术领域

本发明属于新能源领域，具体涉及一种能够捕捉氢氟酸的锂电池隔膜及其制备方法。

背景技术

目前锂离子电池的电解液通常是LiPF₆溶于各种碳酸酯溶剂，比如线性碳酸EMC和DEC，以及环状碳酸酯EC等。这类电解液通常或多或少含有水杂质，会导致LiPF₆水解产生氢氟酸(HF)，产生一系列的副反应。另一方面，LMR放电截止电压通常在4.8V以上，会使电解液不断地氧化分解。不管是电解液的热分解还是氧化分解，都会伴随着一系列的副反应，最终导致HF酸的积累，引起正极材料中过渡金属离子的溶解，导致晶格结构的破坏，从而影响电池的性能。

为了提高电解液的稳定性，很多络合添加剂被广泛使用，例如络合H₂O以及HF的添加剂。但是这类络合添加剂的润湿性较差降低了材料的比容量。另外，通过表面包覆或者添加剂的方法在电极表面形成一层界面膜也是一种提高电解液稳定性的方法。但是表面包覆惰性材料很难控制在纳米尺寸，过程较为复杂，并且包覆过厚也会影响材料容量的发挥。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够捕捉氢氟酸的锂电池隔膜及其制备方法，本发明的锂电池隔膜主要应用于捕捉锂电池使用过程中产生的HF，阻断副反应的发生，防止电极材料溶解坍塌引发电池容量、倍率、循环等性能的衰减；且本发明的制备方法简单，该方法能够应用于高端锂电池隔膜的成型加工领域。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种能够捕捉氢氟酸的锂电池隔膜，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：超高分子量聚乙烯90-99wt％；功能化聚乙烯吡啶1-10wt％；硅烷偶联剂0-0.5wt％；所述的功能化聚乙烯吡啶，其分子结构式如式(A)所示；

式中R为含基的官能团。所述的功能化聚乙烯吡啶，其分子结构式中含有吡啶官能团；末端含有环氧基官能团。本发明的锂电池隔膜，通过在锂电池隔膜中添加功能化聚乙烯吡啶材料，通过功能化聚乙烯吡啶中含有的吡啶官能团捕捉游离态HF，使其变成稳定的络合物；含有的末端基活性环氧官能团与HF接触发生开环反应，生成端羟基和-F键，彻底消灭游离态HF酸。此外添加的功能化聚乙烯吡啶材料其本身或反应后都具有较大的极性，能够提高隔膜的润湿性，进一步提高锂电池的性能。

进一步地，所述的超高分子量聚乙烯采用大韩油化公司生产的品牌号为VH095的UHMWPE，其分子量大于150万；所述的功能化聚乙烯吡啶采用西宝生物公司生产的功能化聚乙烯吡啶产品。

进一步地，所述的硅烷偶联剂采用晨光化工公司生产的KH-172。

一种能够捕捉氢氟酸的锂电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)预分散：按照重量百分比配比，称取功能化聚乙烯吡啶和硅烷偶联剂加入有机溶剂中并搅拌，得到悬浮液；

(2)共混：按照重量百分比配比，称取超高分子量聚乙烯，然后与所得悬浮液混合均匀，即得到混合物料；

(3)干燥：将所得混合物料真空干燥，即得到干燥料；