一种复合钠离子电池隔膜及其制备方法与流程

本发明涉及钠离子电池，具体为一种复合钠离子电池隔膜及其制备方法。

背景技术：

1、随着科技的发展，锂离子电池已广泛应用于我们的日常生活和生产之中，锂离子电池具有体积小、能量密度高、循环寿命长且绿色环保的优点，但是，锂资源的匮乏限制了其在电化学储能领域的发展，钠元素和锂元素属于同一主族元素，具有相似化学性质，且钠离子电池具有成本低、资源丰富的特点，不需要使用到锂、钴等高价稀有金属，因此其成为锂离子电池替代品的首选。

2、隔膜是钠离子电池的重要组成部分之一，其可以使钠离子电池正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，且可以被电解液润湿形成离子迁移的通道。常见的电池隔膜主要为聚烯烃基膜和玻璃纤维膜，其热稳定性差、离子电导率低、机械强度较差，钠离子电池经过多次充放电循环后，钠离子在负极表面会产生枝晶。钠枝晶不仅会刺破隔膜，还会导致电池容量衰减，导致电路短路，从而缩短电池的使用寿命，降低电池的安全性能。

3、经检索，中国专利公开号为cn115714236 a的发明专利公开了一种可除水的新型钠离子电池隔膜及其制备方法和应用，隔膜包括聚合物和吸水材料(聚丙烯酸钠、或者硫酸钙、或者氯化钙、或者氧化钙)或者由玻璃纤维和吸水，隔膜中的吸水材料质量分数为5％-50％，可除水的新型钠离子电池隔膜的厚度为10nm-200μm，面积可为任意面积，除水材料的形貌状态是粉末或是颗粒状物质形态。上述专利存在以下不足：本发明专利只添加了吸水材料，并不能增强其机械性能，也不能大幅提高其热稳定性。鉴于此，我们提出一种复合钠离子电池隔膜的制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种复合钠离子电池隔膜的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种复合钠离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、将金属硝酸盐、对苯二甲酸、氢氟酸溶于超纯水中，搅拌均匀，得到混合物；

5、s2、将步骤s1中得到的混合物转移到反应釜中反应；

6、s3、将步骤s2中的反应产物冷却后进行过滤；

7、s4、将步骤s3中过滤后的产物涂覆到基膜两侧，并进行真空干燥，得到隔膜中间物；

8、s5、在步骤s4中得到的隔膜中间物表面涂覆钙盐溶液，并进行真空干燥，得到复合钠离子电池隔膜。

9、优选的，所述步骤s1中，金属硝酸盐包含硝酸铬、硝酸铁、硝酸铝、硝酸钼中的一种或多种，金属硝酸盐、对苯二甲酸、氢氟酸的质量比为10-30：2-15：1，混合物中金属硝酸盐的质量分数为5％-20％。

10、优选的，所述步骤s2中，反应温度为180-240℃，反应时间为5-12小时。

11、优选的，所述步骤s3中，过滤条件为0.45μm滤膜。

12、优选的，所述步骤s4中，涂覆为刮涂、喷涂、涂刷的任一种，涂覆厚度为1-50μm，真空干燥温度为80-160℃，真空干燥时间为1-6小时，所述基膜为聚烯烃基膜或玻璃纤维膜。

13、优选的，所述步骤s5中，钙盐为氯化钙，钙盐溶液质量浓度为5％-25％。

14、优选的，所述步骤s5中，涂覆为刮涂、喷涂、涂刷的任一种，涂覆厚度为1-50μm，真空干燥温度为80-160℃，真空干燥时间为1-6小时。

15、一种采用上述的制备方法制备的复合钠离子电池隔膜。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、1.该钠离子电池隔膜的制备方法通过金属硝酸盐、对苯二甲酸、氢氟酸溶于超纯水可以在基膜外侧涂覆一层金属有机框架结构，金属有机框架结构具有较大的比表面积、孔容和孔径，且具有较强的机械强度和稳定性，其可以提高钠离子的传输效率，避免钠枝晶的产生，有效提升钠离子电池的安全性能和机械性能，提高钠离子电池的循环使用寿命。

18、2.该钠离子电池隔膜的制备方法在隔膜表层涂覆一层钙盐，能够消除在钠离子电池循环过程中正极材料水分的影响。

技术特征：

1.一种复合钠离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的复合钠离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，金属硝酸盐包含硝酸铬、硝酸铁、硝酸铝、硝酸钼中的一种或多种，金属硝酸盐、对苯二甲酸、氢氟酸的质量比为10-30：2-15：1，混合物中金属硝酸盐的质量分数为5％-20％。

3.根据权利要求1所述的复合钠离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，反应温度为180-240℃，反应时间为5-12小时。

4.根据权利要求1所述的复合钠离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，过滤条件为0.45μm滤膜。

5.根据权利要求1所述的复合钠离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s4中，涂覆为刮涂、喷涂、涂刷的任一种，涂覆厚度为1-50μm，真空干燥温度为80-160℃，真空干燥时间为1-6小时，所述基膜为聚烯烃基膜或玻璃纤维膜。

6.根据权利要求1所述的复合钠离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s5中，钙盐为氯化钙，钙盐溶液质量浓度为5％-25％。

7.根据权利要求1所述的复合钠离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s5中，涂覆为刮涂、喷涂、涂刷的任一种，涂覆厚度为1-50μm，真空干燥温度为80-160℃，真空干燥时间为1-6小时。

8.一种采用权利要求1-7任意一项所述的制备方法制备的复合钠离子电池隔膜。

技术总结
本发明涉及钠离子电池技术领域，具体为一种复合钠离子电池隔膜及其制备方法，包括以下步骤：将金属硝酸盐、对苯二甲酸、氢氟酸溶于超纯水中，搅拌均匀，得到混合物；将得到的混合物转移到反应釜中反应；将反应产物冷却后进行过滤；将过滤后的产物涂覆到基膜两侧，并进行真空干燥，得到隔膜中间物；在隔膜中间物表面涂覆钙盐溶液，并进行真空干燥，得到复合钠离子电池隔膜，本发明通过在基膜外侧涂覆一层金属有机框架结构，其较强的机械强度和稳定性可以提高钠离子的传输效率，避免钠枝晶的产生，有效提升钠离子电池的安全性能和机械性能，提高钠离子电池的循环使用寿命，隔膜表层的钙盐能够消除在钠离子电池循环过程中正极材料水分的影响。

技术研发人员：徐昆鹏,郑书军,向存瑞,江和松,高宏权,杨军,何达,赵磊
受保护的技术使用者：江苏宏鑫达新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17