一种吸水吸酸电池隔膜及其制备方法、吸水吸酸极片、电池

本发明实施例涉及电池，尤其涉及一种吸水吸酸电池隔膜及其制备方法、吸水吸酸极片、电池。

背景技术：

1、电池的电解液非常容易吸收空气中的水蒸气，从而分解产生酸性物质，会导致电池循环性能的不断衰减。因此，锂电池装配一般都需要在很干燥的环境中，比如干燥间或是手套箱。

2、然而，电解液中难以绝对消除的极痕量的水和氟化氢，目前电池中存在的痕量的水和酸对电池性能，尤其是高镍正极的电池性能衰减有很大影响，另外，在电池组装过程，包括电解液配置过程中要严格控制水需要花费很大的成本。

3、因此，如何控制电池含水量以提升电池循环性能，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明实施例解决的技术问题是如何控制电池含水量以提升电池循环性能。

2、一方面，本发明实施例提供一种吸水吸酸电池隔膜，包括基膜和金属有机框架材料，所述金属有机框架材料分散于所述基膜的至少一侧表面。

3、可选的，所述金属有机框架材料的比表面积>900m2/g，优选的，所述金属有机框架材料的比表面积>2400m2/g。

4、可选的，所述金属有机框架材料的孔径范围为0.92nm～3.5nm。

5、可选的，所述金属有机框架材料选自hkust-1、mof-801、mil-101、mof-303、uio-66中的至少一者。

6、可选的，所述基膜的材料选自聚烯烃、玻璃纤维或者聚酰亚胺。

7、另一方面，本发明实施例还提供一种吸水吸酸电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：

8、(1)将金属有机框架材料和粘结剂以质量比为5:5～9:1的比例混合，制得浆料；

9、(2)将所述浆料涂覆在基膜上，经加热烘干固化处理，制得所述隔膜。

10、可选的，所述浆料涂覆在基膜的厚度范围是15μm-75μm。

11、可选的，所述粘结剂包括聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚四氟乙烯(ptfe)中的至少一者。

12、可选的，所述涂覆方法包括刮涂、凹版辊涂、浸涂、窄涂或喷涂。

13、可选的，所述加热烘干固化处理包括：鼓风烘箱中60℃-80℃条件下烘干，再转移到真空烘箱中40℃-70℃条件下烘12小时以上。

14、另一方面，本发明实施例还提供一种吸水吸酸极片，包括极片基底，所述极片基底表面分散有金属有机框架材料，所述极片基底包括正极片和/或负极片。

15、另一方面，本发明实施例还提供一种电池，包含前述的吸水吸酸隔膜。

16、另一方面，本发明实施例还提供一种电池，包含前述的吸水吸酸极片。

17、本发明通过采用高比表面积且孔内含有效吸附位点的金属有机框架材料，涂覆在电池隔膜(基膜)上，制备出一种可以高效吸附电池中水/酸等杂质的复合隔膜作为吸水吸酸电池隔膜。一方面，所述吸水吸酸电池隔膜能够有效吸附电池中的水、酸等杂质，进而提升电池循环稳定性；另一方面，吸水吸酸电池隔膜能够降低电池组装过程中对水的严格控制条件，可以实现外部环境中直接组装锂电池从而简化装配工业，有效降低成本。进一步地，本发明实施例所提供的吸水吸酸隔膜还能够有效抑制锂枝晶，提升正极材料的使用寿命。

技术特征：

1.一种吸水吸酸电池隔膜，其特征在于，包括基膜和金属有机框架材料，所述金属有机框架材料分散于所述基膜的至少一侧表面。

2.如权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述金属有机框架材料的比表面积>900m2/g。

3.如权利要求2所述的隔膜，其特征在于，所述金属有机框架材料的比表面积>2400m2/g。

4.如权利要求2所述的隔膜，其特征在于，所述金属有机框架材料的孔径范围为0.92nm～3.5nm。

5.如权利要求1-4任一项所述的隔膜，其特征在于，所述金属有机框架材料选自hkust-1、mof-801、mil-101、mof-303、uio-66中的至少一者。

6.如权利要求1-4任一项所述的隔膜，其特征在于，所述基膜的材料选自聚烯烃、玻璃纤维或者聚酰亚胺。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的吸水吸酸电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述浆料涂覆在基膜的厚度范围是15μm-75μm。

9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂包括聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚四氟乙烯(ptfe)中的至少一者。

10.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述涂覆方法包括刮涂、凹版辊涂、浸涂、窄涂或喷涂。

11.如权利要求7-10任一项所述的制备方法，其特征在于，所述加热烘干固化处理包括：鼓风烘箱中60℃-80℃条件下烘干，再转移到真空烘箱中40℃-70℃条件下烘12小时以上。

12.一种吸水吸酸极片，其特征在于，包括极片基底，所述极片基底表面分散有金属有机框架材料，所述极片基底包括正极片和/或负极片。

13.一种电池，其特征在于，包含如权利要求1-6任一项所述的吸水吸酸隔膜。

14.一种电池，其特征在于，包含如权利要求12所述的吸水吸酸极片。

技术总结
本发明实施例提供一种吸水吸酸电池隔膜及其制备方法、吸水吸酸极片、电池，其中，通过采用金属有机框架材料，刮涂在电池隔膜上，制备出一种可以高效吸附电池中水/酸等杂质的复合隔膜作为吸水吸酸电池隔膜。一方面，所述吸水吸酸电池隔膜能够有效的通过吸附电池中的水、酸等杂质，进而提升电池循环稳定性。另一方面，吸水吸酸电池隔膜能够降低电池组装过程中对水的控制条件，从而有效降低成本。

技术研发人员：何向明,盛丽
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31