一种动力电池用新能源基材的制备方法与流程

本发明属于高分子材料，涉及一种动力电池用新能源基材的制备方法。

背景技术：

1、由于具有功率密度高、自放电率低、无记忆效应和放电电压稳定等优点，锂离子电池已逐步替代传统铅酸蓄电池和镉镍蓄电池，成为动力电池的主要选择，隔膜是锂离子电池的关键部件，在电池中起着阴隔正负极电子电导，允许电解液离子自由通过从而实现离子传导的重要作用，是电池容量、循环能力和安全性能的重要决定因素。锂离子电池隔膜的作用是将电池的正负极隔开，防止正负极接触而造成短路，允许离子通过而不让电子通过，从而完成在充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输。目前，锂离子电池隔膜的制备方法主要有干法单向拉伸、干法双向拉伸和湿法工艺。但是现有的动力锂电池隔膜并不能很好的满足现有的使用需求，本领域技术人员亟待开发一种耐热动力电池用新能源基材的制备方法，满足现有的性能要求和市场需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种动力电池用新能源基材的制备方法，解决背景技术中提及的耐热性差的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种动力电池用新能源基材的制备方法，包括如下制备方法：

4、步骤a1，将功能化多孔生物炭与无机氧化物混合后进行高温烧结，得到共聚物；

5、步骤a2，将步骤a1制得的共聚物与聚酰亚胺混合，向其中加入石蜡油，在250-410℃下熔融，在1.5-2.5mpa的压力下通过挤出机挤出成膜，再通过不锈钢辊进行冷却，制得复合膜；

6、步骤a3，将步骤a2制得的复合膜通过纵向和横向拉伸，再通过二氯甲烷进行萃取，清洗烘干后制得动力电池用新能源基材。

7、进一步，步骤a1所述功能化多孔生物炭、无机氧化物的质量比为13-17:4-6，高温烧结的温度为450-550℃，烧结时间为7-14h。

8、进一步，步骤a2所述共聚物、聚酰亚胺的质量比为7-10:2-3。

9、其中功能化多孔生物炭由如下步骤制得：

10、步骤s1，将植物茎秆粉碎研磨过50-60目筛，与质量分数80-85％磷酸混合均匀后于室温浸渍20-30h，再置于106-110℃烘箱8-9h，然后于510-550℃限氧热解3-4h，用去离子水洗涤至ph不变后过60-70目筛，得到预制物；

11、步骤s2，向步骤s1制得的预制物中加入质量分数11-14％的聚乙烯亚胺-甲醇溶液，振荡混合20-26h，置于85-90℃下烘干后经洗涤、干燥即得功能化多孔生物炭。

12、进一步，步骤s1所述植物茎秆、磷酸的质量比为1:2，植物茎秆为油菜、玉米、高粱、水稻、小麦植物秸秆中的一种或多种按任意比例混合。

13、进一步，步骤s2所述预制物、聚乙烯亚胺-甲醇溶液的质量比为1:10-11。

14、无机氧化物由如下步骤制得：

15、步骤c1，取聚丙烯酸溶解到质量分数25-30％的氨水中，超声分散20-30min，向其中加入无水乙醇，室温下搅拌1-1.5h，再逐滴加入正硅酸乙酯，室温反应9-10h，离心得到固体，用乙醇、去离子水分别洗涤2-3次，干燥后制得中间体1；

16、步骤c2，取中间体1和无水乙醇超声分散，向其中加入去离子水，升温至70-75℃回流，向其中加入钛酸四丁酯，反应7-8h后离心，所得固体用乙醇和纯水分别洗涤2-3次，干燥后置于700-800℃下煅烧3-4h，得到中间体2；

17、步骤c3，取中间体2和无水乙醇超声分散，在室温条件下加入质量分数25-30％的氨水，向其中加入含有正硅酸乙酯的乙醇溶液，反应9-10h后离心，所得固体用纯水洗涤2-3次，干燥后，再在900-950℃下煅烧2.5-3h，得到无机氧化物。

18、进一步，步骤c1所述聚丙烯酸、氨水、无水乙醇、正硅酸乙酯的用量比为0.8-1g：9-11ml：150-160ml：2.5-3.5ml。

19、进一步，步骤c2所述中间体1、无水乙醇、去离子水、钛酸四丁酯的用量比为0.35-0.4g：40-50ml：0.4-0.5ml：0.36-0.4g。

20、进一步，步骤c3所述中间体2、无水乙醇、氨水、正硅酸乙酯、乙醇的用量比为0.3-0.36g：33-40ml：2.2-2.5ml：0.04-0.05g：5.8-6.2ml。

21、本发明的有益效果：本发明公开一种耐热动力电池用新能源基材，性价比高，配合功能性原料，经熔融挤出基膜、拉伸成孔、萃取等工艺生产出新能源基材，产品具有孔隙分布均匀，收缩比小，穿刺强度高等特点，在基材耐热性等方面具有创新性，可广泛应用于新能源汽车动力锂离子电池，储能锂离子电池及数码锂离子电池等。

22、本发明将油菜、玉米、高粱、水稻、小麦中的一种或多种植物的秸杆在一定温度下进行烧结后，形成表面积较大的活性炭结构的功能化多孔生物炭粉末颗粒，并且带有oh-等官能团，将此功能化多孔生物炭与无机氧化物进行复合，形成共聚物。再将聚酰亚胺粉末与该共聚物进行混合，通过热融机共同融熔，通过挤出机共同成膜，制备工艺简单，易于实现规模化生产。

23、采用本发明方法制备的动力电池用新能源基材，利用了植物茎杆的亲液性官能团-oh可以提高基材对电解液的亲和性，以及含有的氨基、羟基、环氧基可以与粘结剂中的强极性组份形成强烈的氢键或者化学键，提高了基材的结合强度，在耐大电流充放电、降低电极与电解液界面等方面改善了锂离子动力电池的电化学性能，从而提高锂离子动力电池的安全性能及倍率性能。

24、功能化多孔生物炭与无机氧化物混合烧结后是一种高比表面积、具有三维网状结构、表面比较粗糙的共聚物。无机氧化物的有效成分为二氧化硅和二氧化钛，紫外透光率高，具有很好的紫外吸收性能，能大大提高基材的耐热性能，并且其硬度非常高，当与普通聚酰亚胺成膜时，在热溶状态(流态)下，二者很容易相互形成嵌合体，不仅有效提高了膜的比表面积，增加电池在充放电过程中的锂离子脱嵌量，同时嵌合体更有效提高了基材的耐热性和抗拉强度。

技术特征：

1.一种动力电池用新能源基材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种动力电池用新能源基材的制备方法，其特征在于：步骤a1所述功能化多孔生物炭、无机氧化物的质量比为13-17:4-6，高温烧结的温度为450-550℃，烧结时间为7-14h。

3.根据权利要求1所述的一种动力电池用新能源基材的制备方法，其特征在于：步骤a2所述共聚物、聚酰亚胺的质量比为7-10:2-3。

4.根据权利要求1所述的一种动力电池用新能源基材的制备方法，其特征在于：功能化多孔生物炭由如下步骤制得：

5.根据权利要求4所述的一种动力电池用新能源基材的制备方法，其特征在于：步骤s1所述植物茎秆、磷酸的质量比为1:2，植物茎秆为油菜、玉米、高粱、水稻、小麦植物秸秆中的一种或多种按任意比例混合。

6.根据权利要求4所述的一种动力电池用新能源基材的制备方法，其特征在于：步骤s2所述预制物、聚乙烯亚胺-甲醇溶液的质量比为1:10-11。

7.根据权利要求1所述的一种动力电池用新能源基材的制备方法，其特征在于：无机氧化物由如下步骤制得：

技术总结
本发明公开了一种耐热动力电池用新能源基材的制备方法，制得的产品性价比高，配合功能性原料，经熔融挤出基膜、拉伸成孔、萃取等工艺生产出新能源基材，产品具有孔隙分布均匀，收缩比小，穿刺强度高等特点，广泛应用于新能源汽车动力锂离子电池，储能锂离子电池及数码锂离子电池等。其中功能化多孔生物炭与无机氧化物进行复合，形成共聚物，再将聚酰亚胺粉末与该共聚物进行混合，通过热融机共同融熔，通过挤出机共同成膜，制备工艺简单，且制得的基材具有较优的耐热性和抗拉强度。

技术研发人员：吴斌,杨侨华,白桂林,胡杰,董长汉
受保护的技术使用者：江西锦荣新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29