本发明涉及钠、锂电池隔膜,具体而言,涉及一种钠、锂电池隔膜及其制备方法和应用。
背景技术:
1、钠离子电池具有与锂离子电池相似的性能优点,虽然能量密度略低,但是成本大大减小,被认为是某些锂电市场的替代品。目前钠离子电池还处于前期开发阶段,正极原材料电性能和制备技术还未成熟,无论是层状氧化物正极,还是聚阴离子正极,其在全电池的循环中,都会出现大量过渡金属离子的溶出。尤其,层状氧化物类正极和硬碳负极还具有容易吸水的特点,若在电池生产制程中未能控制好环境湿度或未能将极片水分烘烤至标准以下(例如<200ppm),电池体系中残留的水分会和电解液反应生产氢氟酸,溶解正极的过渡金属离子,造成电池性能的恶化。
2、目前行业内常规的电池隔膜都是采用聚烯烃材料,如聚丙烯pp、聚乙烯pe材料制成,这两种材料成膜性好,空隙率和通孔度较佳,价格便宜适合工业量产。但是使用上述的隔膜作为电池隔膜,无法捕获溶出的过渡金属离子,过渡金属离子沉积在负极,组装得到的钠电池的电池首圈充放电效率较低。
3、鉴于此,提出本发明。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种钠、锂电池隔膜及其制备方法和应用。
2、本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
3、本发明提供一种钠、锂电池隔膜,该钠、锂电池隔膜为聚丙烯~聚丙烯酸共混隔膜,其以聚丙烯~马来酸酐共聚物为增溶剂,将聚丙烯和聚丙烯酸经共混流延得到基膜,再将基膜进行退火后,再进行冷拉、热拉和热定型获得,其中,制备过程中的各工序温度≤250℃,聚丙烯:聚丙烯酸:增溶剂的质量比为85~95:4~10:1~5。
4、本发明还提供一种上述钠、锂电池隔膜的制备方法,包括:以聚丙烯~马来酸酐共聚物为增溶剂,将聚丙烯和聚丙烯酸共混流延得到基膜,再将基膜进行退火后,再进行冷拉、热拉和热定型,形成聚丙烯~聚丙烯酸共混隔膜。
5、本发明还提供一种钠、锂电池,该钠、锂电池包括上述的钠、锂电池隔膜。
6、本发明具有以下有益效果:
7、本发明提供一种钠、锂电池隔膜及其制备方法和应用,本发明提供的钠、锂电池隔膜为聚丙烯~聚丙烯酸共混隔膜,其以聚丙烯~马来酸酐共聚物为增溶剂,将聚丙烯和聚丙烯酸经共混流延得到基膜,再将基膜进行退火后,再进行冷拉、热拉和热定型获得,其中,制备过程中的各工序温度≤250℃,聚丙烯:聚丙烯酸:增溶剂的质量比为85~95:4~10:1~5。上述聚丙烯~聚丙烯酸共混隔膜应用于电池系统中,隔膜中的聚丙烯酸可以通过配位作用捕捉电池系统中溶出的过渡金属离子,阻止溶出的过渡金属离子进入负极破坏sei膜结构,从而保护sei膜,进而提高电池首圈充放电效率。
1.一种钠、锂电池隔膜,其特征在于,所述钠、锂电池隔膜为聚丙烯~聚丙烯酸共混隔膜,其以聚丙烯~马来酸酐共聚物为增溶剂,将聚丙烯和聚丙烯酸经共混流延得到基膜,再将所述基膜进行退火后,再进行冷拉、热拉和热定型获得,其中,制备过程中的各工序温度≤250℃,聚丙烯:聚丙烯酸:增溶剂的质量比为85~95:4~10:1~5。
2.根据权利要求1所述的钠、锂电池隔膜,其特征在于,所述增溶剂通过以下方法获得:以马来酸酐、聚丙烯为原料,将马来酸酐、聚丙烯和引发剂混合后,加入适量溶剂进行溶解得到混合溶液,油浴加热引发反应,得到聚丙烯~马来酸酐共聚物,其中:
3.根据权利要求1所述的钠、锂电池隔膜,其特征在于,所述钠、锂电池隔膜通过以下方法制备得到:将聚丙烯、聚丙烯酸和增溶剂按比例混合后进行熔融共混挤出,经冷却、造粒、干燥,得到共混料,将共混料进行烘干、流延,得到基膜,将基膜退火后,再进行冷拉、热拉和热定型,即得,其中:
4.根据权利要求1所述的钠、锂电池隔膜,其特征在于,所述基膜退火温度为100℃~150℃;冷拉温度为40℃~120℃,冷拉倍率为0.2~0.5;热拉温度为130℃~160℃,热拉倍率为0.8~1.5,以及热定型温度为110℃~160℃。
5.一种根据权利要求1~4中任一项所述的钠、锂电池隔膜的制备方法,其特征在于,包括:以聚丙烯~马来酸酐共聚物为增溶剂,将聚丙烯和聚丙烯酸共混流延得到基膜,再将所述基膜进行退火后,再进行冷拉、热拉和热定型,形成聚丙烯~聚丙烯酸共混隔膜。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,制备过程中的各工序温度≤250℃,聚丙烯:聚丙烯酸:增溶剂的质量比为85~95:4~10:1~5。
7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述增溶剂的制备包括:以马来酸酐、聚丙烯为原料,将马来酸酐、聚丙烯和引发剂混合后,加入适量溶剂进行溶解得到混合溶液,油浴加热引发反应,得到聚丙烯~马来酸酐共聚物,其中:
8.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述基膜的制备包括:将聚丙烯、聚丙烯酸和增溶剂混合后进行熔融共混挤出,经冷却、造粒和干燥处理,获得共混料,再将所述共混料进行烘干、流延制成基膜,其中:
9.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述基膜的退火温度为100℃~150℃;冷拉温度为40℃~120℃,冷拉倍率为0.2~0.5;热拉温度为130℃~160℃,热拉倍率为0.8~1.5,以及热定型温度为110℃~160℃。
10.一种钠、锂电池,其特征在于,包括权利要求1~4中任意一项所述钠、锂电池隔膜。