CN115602995A - 一种锂离子电池用隔膜的制备方法及其产品和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池用隔膜的制备方法及其产品化应用：调整PH值到8.5；多巴胺加入；取一片商业用PE隔膜经酒精清洗后，将其浸入，搁置24小时，取出清洗得到聚多巴胺（PDA）@PE聚合物；将适量2‑甲基咪唑和六水硝酸锌分别溶于适量甲醇中，形成溶液A和溶液B，将所得的PDA@PE放入溶液A中，然后将溶液B缓慢滴入到溶液A中，使溶液A转变为乳白色悬浊液，搁置24小时，取出隔膜，放入酒精中进行超声20秒，室温干燥得到ZIF‑8/PDA@PE隔膜。制备工艺简单，流程短，可操作性强。通过对聚乙烯和聚丙烯隔膜的修饰，得到孔径均一的隔膜，通过聚多巴胺和金属有机骨架的协同作用，提高锂离子的迁移率，从而提高电池的循环性能。

Description

一种锂离子电池用隔膜的制备方法及其产品和应用
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池用隔膜的制备方法及其产品化应用，属于电池制备领域。
背景技术
在全世界都在保护环境，低碳生活的大背景下，锂离子电池作为清洁新能源，其应用越来越广泛，如应用于新能源汽车、储能电站、电动自行车、电动工具、数码类电子产品等领域。随着应用的不断扩展深入，对锂离子电池的性能也提出了更高的要求。隔膜是锂电池材料中技术壁垒最高的环节，它的主要作用是隔离正极和负极材料，避免正负极接触发生短路，同时保证锂离子能够顺利通过，完成正极与负极之间的锂离子迁移。
隔膜的孔径大小和孔径分布决定了锂离子的通过能力，孔径大小不一致，分布不均匀，会导致锂离子迁移速率不一致，最终表现为内部电流不一致，影响电池的循环性能和安全性能。目前商业用的隔膜，如聚乙烯（PE），聚丙烯（PP），存在着隔膜孔径尺寸不均匀，导致锂在电极表面分布不均匀，给锂枝晶的产生创造了条件，一旦锂枝晶析出，电池性能迅速恶化。本文意在对商业隔膜进行修饰，通过修饰，得到孔径均一的隔膜，通过聚多巴胺和金属有机骨架的协同作用，提高锂离子的迁移率，从而提高电池的循环性能。
发明内容
本发明目的在于提供一种锂离子电池用隔膜的制备方法。
本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的锂离子电池用隔膜产品。
本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。
本发明目的通过下述方案实现：一种锂离子电池用隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将2ml的tris-HCl缓冲液加入到200ml去离子水中，调整PH值到8.5；
（2）将适量多巴胺加入步骤（1）所得溶液中，搅拌至充分溶解；
（3）取一片商业用聚乙烯（PE）隔膜经酒精清洗后，将其浸入步骤（2）所得的多巴胺溶液中，搁置24小时，取出隔膜用酒精和去离子水清洗，得到聚多巴胺（PDA）@PE聚合物；
（4) 将适量2-甲基咪唑和六水硝酸锌分别溶于适量甲醇中，形成溶液A和溶液B，将步骤（3)所得的PDA@PE 放入溶液A中，然后将溶液B缓慢滴入到溶液A中，使溶液A转变为乳白色悬浊液，搁置24小时，取出隔膜，放入酒精中进行超声20秒，室温干燥得到ZIF-8/PDA@PE隔膜。
步骤（2）所述的多巴胺的质量为300-450mg。
步骤（3）所述的商业用隔膜可以是PE或者PP材质。
步骤（4）所述的2-甲基咪唑质量为2.5-3g，六水硝酸锌的质量为2.5-3g。
本发明提供
本发明提供一种锂离子电池用隔膜，根据上述任一所述方法制备得到。
本发明提供一种锂离子电池用隔膜在电池制备中的应用。
有益效果：
本发明提出了一种锂离子电池用隔膜制备方法，制备工艺简单，流程短，可操作性强。通过对聚乙烯和聚丙烯隔膜的修饰，得到孔径均一的隔膜，通过聚多巴胺和金属有机骨架的协同作用，提高锂离子的迁移率，从而提高电池的循环性能。
附图说明
图1所示为隔膜装配2016扣式电池性能测试对比图，图中，PE隔膜循环100周容量保持率为86%，而ZIF-8/PDA@PE隔膜循环100周容量保持率为93%，循环性能明显优于PE隔膜。
具体实施方式
下面通过具体实例对本发明进行详细的描述，这些描述仅仅是解释本发明，但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。
实施例1：
一种锂离子电池用隔膜，按以下步骤制备：
（1）将2ml的tris-HCl缓冲液加入到200ml去离子水中，调整PH值到8.5；
（2）将350mg多巴胺加入步骤（1）所得溶液中，搅拌至充分溶解，得到多巴胺溶液；
（3）取一片50mm*50mm商业用聚乙烯（PE）隔膜经酒精清洗后，将其浸入步骤（2）所得的多巴胺溶液中，静置24小时，取出隔膜用酒精和去离子水清洗，得到聚多巴胺聚合物隔膜PDA@PE；
（4) 将2.5g的2-甲基咪唑和2.8g的六水硝酸锌分别溶于35ml甲醇中，形成溶液A和溶液B，将步骤（3)所得的PDA@PE 放入溶液A中，然后，将溶液B缓慢滴入到溶液A中，使溶液A转变为乳白色悬浊液，搁置24小时，取出隔膜，放入酒精中进行超声20秒，室温干燥得到ZIF-8/PDA@PE隔膜。
将得到的隔膜用于装配2016扣式电池，并与商业用PE隔膜装配的2016扣式电池一起做平行电性能测试，结果如图1所示。PE隔膜循环100周容量保持率为86%，而ZIF-8/PDA@PE隔膜循环100周容量保持率为93%，循环性能明显优于PE隔膜。
实施例2：
一种锂离子电池用隔膜，与实施例步骤近似，按以下步骤制备：
（1）将2ml的tris-HCl缓冲液加入到200ml去离子水中，调整PH值到8.5；
（2）将400mg多巴胺加入步骤（1）所得溶液中，搅拌至充分溶解，得多巴胺溶液；
（3）取一片50mm*50mm商业用聚乙烯（PE）隔膜经酒精清洗后，将其浸入步骤（2）所得的多巴胺溶液中，搁置24小时，取出隔膜用酒精和去离子水清洗，得到聚多巴胺聚合物PDA@PE；
（4) 将3g的2-甲基咪唑和3g的六水硝酸锌分别溶于35ml甲醇中，形成溶液A和溶液B，将步骤（3)所得的PDA@PE 放入溶液A中，然后将溶液B缓慢滴入到溶液A中，使溶液A转变为乳白色悬浊液，搁置24小时，取出隔膜，放入酒精中进行超声20秒，室温干燥得到ZIF-8/PDA@PE隔膜。

Claims (6)

1.一种锂离子电池用隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将2ml的tris-HCl缓冲液加入到200ml去离子水中，调整PH值到8.5；
（2）将300-450mg多巴胺加入步骤（1）所得溶液中，搅拌至充分溶解，得到多巴胺溶液；
（3）取一片商业用聚乙烯PE隔膜经酒精清洗后，将其浸入步骤（2）所得的多巴胺溶液中，静置24小时，取出隔膜用酒精和去离子水清洗，得到聚多巴胺聚合物隔膜PDA@PE；
（4) 将2.5-3g2-甲基咪唑和2.5-3g六水硝酸锌分别溶于甲醇中，形成溶液A和溶液B，将步骤（3)所得的PDA@PE 放入溶液A中，然后，将溶液B缓慢滴入到溶液A中，使溶液A转变为乳白色悬浊液，搁置24小时，取出隔膜，放入酒精中进行超声20秒，室温干燥得到ZIF-8/PDA@PE隔膜。
2.根据权利要求1所述锂离子电池用隔膜的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的商业用隔膜PE可以替换为PP材质。
3.根据权利要求1或2所述锂离子电池用隔膜的制备方法，其特征在于，按以下步骤制备：
（1）将2ml的tris-HCl缓冲液加入到200ml去离子水中，调整PH值到8.5；
（2）将350mg多巴胺加入步骤（1）所得溶液中，搅拌至充分溶解，得到多巴胺溶液；
（3）取一片50mm*50mm商业用聚乙烯（PE）隔膜经酒精清洗后，将其浸入步骤（2）所得的多巴胺溶液中，静置24小时，取出隔膜用酒精和去离子水清洗，得到聚多巴胺聚合物隔膜PDA@PE；
（4) 将2.5g的2-甲基咪唑和2.8g的六水硝酸锌分别溶于35ml甲醇中，形成溶液A和溶液B，将步骤（3)所得的PDA@PE 放入溶液A中，然后，将溶液B缓慢滴入到溶液A中，使溶液A转变为乳白色悬浊液，搁置24小时，取出隔膜，放入酒精中进行超声20秒，室温干燥得到ZIF-8/PDA@PE隔膜。
4.根据权利要求1或2所述锂离子电池用隔膜的制备方法，其特征在于，按以下步骤制备：
（1）将2ml的tris-HCl缓冲液加入到200ml去离子水中，调整PH值到8.5；
（2）将400mg多巴胺加入步骤（1）所得溶液中，搅拌至充分溶解，得多巴胺溶液；
（3）取一片50mm*50mm商业用聚乙烯（PE）隔膜经酒精清洗后，将其浸入步骤（2）所得的多巴胺溶液中，搁置24小时，取出隔膜用酒精和去离子水清洗，得到聚多巴胺聚合物PDA@PE；
（4) 将3g的2-甲基咪唑和3g的六水硝酸锌分别溶于35ml甲醇中，形成溶液A和溶液B，将步骤（3)所得的PDA@PE 放入溶液A中，然后将溶液B缓慢滴入到溶液A中，使溶液A转变为乳白色悬浊液，搁置24小时，取出隔膜，放入酒精中进行超声20秒，室温干燥得到ZIF-8/PDA@PE隔膜。
5.一种锂离子电池用隔膜，其特征在于根据权利要求1-4任一所述方法制备得到。
6.一种根据权利要求5所述锂离子电池用隔膜在电池制备中的应用。
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