一种锂离子电池隔膜及其制备方法、锂离子电池与流程

本发明涉及锂离子电池，具体涉及一种锂离子电池隔膜及其制备方法、锂离子电池。

背景技术：

1、lipf6(六氟磷酸锂)作为一种锂盐，广泛用于锂离子电池的电解液中。然而，lipf6不可避免地会与电解液中少量水分解产生hf(氟化氢)，导致正极的过渡金属溶解，sei膜破坏，从而造成电池性能衰减并存在潜在的安全风险。

2、针对上述问题，相关技术中存在两种策略：(1)正极表面包覆具有优异化学稳定性的无机或有机材料，从而避免hf对正极结构的破坏，但是包覆层的厚度和均一性均难以控制；(2)使用电解液添加剂缓解sei(固体电解质膜)膜和电解液的分解，但添加剂的使用难以平衡电解液的其他性能，包括黏度较高、发生负反应等。因此，相关技术中提供的策略均存在一定缺陷，而在锂离子电池中，电池隔膜作为重要组成部分，对保证电池的安全性发挥着非常重要的作用，若能够通过对电池隔膜改进解决上述问题则能够避免上述缺陷的产生。

技术实现思路

1、本发明的实施例提供了一种锂离子电池隔膜及其制备方法、锂离子电池，通过锂离子电池隔膜吸附水分来降低电解液中水含量，减少hf的产生，从而避免hf对正极材料和sei膜的破坏，并提高锂离子传导率。

2、第一方面，本发明的实施例提供了一种锂离子电池隔膜，包括功能化锆基金属有机骨架；

3、其中，所述功能化锆基金属有机骨架包括锆基金属有机骨架和接枝在所述锆基金属有机骨架上的甲氧基硅烷基团。

4、在一些实施例中，所述锂离子电池隔膜还包括聚丙烯腈，所述功能化锆基金属有机骨架和所述聚丙烯腈的质量比为(3-30)：100。

5、在一些实施例中，所述锂离子电池隔膜的厚度为2-20μm。

6、第二方面，本发明的实施例提供了一种锂离子电池隔膜的制备方法，用于制备如上所述的锂离子电池隔膜，包括：

7、在锆基金属有机骨架上接枝甲氧基硅烷基团，得到功能化锆基金属有机骨架；

8、配制电池隔膜溶液，将所述功能化锆基金属有机骨架加入所述电池隔膜溶液中混合，得到混合溶液；

9、将所述混合溶液制成锂离子电池隔膜。

10、在一些实施例中，所述在锆基金属有机骨架上接枝甲氧基硅烷基团，得到功能化锆基金属有机骨架，包括：

11、将四氯化锆和2-氨基对苯二甲酸加入第一溶剂中混合，然后加入醋酸，在100-150℃条件下密封反应24h，冷却后，得到锆基金属有机骨架；

12、将所述锆基金属有机骨架分散至第二溶剂中，然后加入(3-缩水甘油丙氧基)三甲氧基硅烷，于100-150℃条件下反应6-12h，得到功能化锆基金属有机骨架。

13、在一些实施例中，所述四氯化锆和所述2-氨基对苯二甲酸的物质的量比为1：(0.5-1)。

14、在一些实施例中，所述锆基金属有机骨架和所述(3-缩水甘油丙氧基)三甲氧基硅烷的物质的量比为1：6。

15、在一些实施例中，所述配制电池隔膜溶液，包括：

16、将聚丙烯腈加入第三溶剂中，于50-100℃条件下搅拌6-12h，得到所述电池隔膜溶液。

17、在一些实施例中，所述电池隔膜溶液中聚丙烯腈的质量分数为13wt％。

18、在一些实施例中，所述将所述混合溶液制成锂离子电池隔膜，包括：

19、采用纺丝法将所述混合液制备成所述锂离子电池隔膜。

20、在一些实施例中，通过高压静电纺丝机于温度为25℃，湿度为5％，10-15kv高压直流电的条件下，以20cm的接收距离和1ml/h的推进量进行纺丝，得到所述锂离子电池隔膜。

21、第三方面，本发明的实施例提供了一种锂离子电池，包括如上所述的锂离子电池隔膜，或，如上所述的锂离子电池隔膜的制备方法制得的锂离子电池隔膜。

22、本发明的实施例的有益效果：

23、在本发明的实施例中，在锂离子电池隔膜中掺杂功能化锆基金属有机骨架，由于功能化锆基金属骨架中的有机材料具有优异的吸附气体和水分的能力，因此能够降低电解液中的水含量，从而减少hf(氟化氢)的产生，且功能化锆基金属骨架有机材料中包括甲氧基硅烷基团，能够和电解液中锂盐分解产生的微量hf发生反应，避免hf对锂离子电池中正极材料和sei膜造成破坏。此外，功能化锆基金属有机骨架中的甲氧基硅烷基团还能够强化与锂离子的相互作用，提高锂离子传导率，从而提高锂离子电池的性能。

技术特征：

1.一种锂离子电池隔膜，其特征在于，包括功能化锆基金属有机骨架；

2.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述锂离子电池隔膜还包括聚丙烯腈，所述功能化锆基金属有机骨架和所述聚丙烯腈的质量比为(3-30)：100。

3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述锂离子电池隔膜的厚度为2-20μm。

4.一种锂离子电池隔膜的制备方法，用于制备如权利要求1-3任一项所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述在锆基金属有机骨架上接枝甲氧基硅烷基团，得到功能化锆基金属有机骨架，包括：

6.根据权利要求5所述的锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述四氯化锆和所述2-氨基对苯二甲酸的物质的量比为1：(0.5-1)。

7.根据权利要求5所述的锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述锆基金属有机骨架和所述(3-缩水甘油丙氧基)三甲氧基硅烷的物质的量比为1：6。

8.根据权利要求4所述的锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述配制电池隔膜溶液，包括：

9.根据权利要求8所述的锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述电池隔膜溶液中聚丙烯腈的质量分数为13wt％。

10.根据权利要求4所述的锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述将所述混合溶液制成锂离子电池隔膜，包括：

11.根据权利要求10所述的锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，通过高压静电纺丝机于温度为25℃，湿度为5％，10-15kv高压直流电的条件下，以20cm的接收距离和1ml/h的推进量进行纺丝，得到所述锂离子电池隔膜。

12.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求1-3任一项所述的锂离子电池隔膜，或，如权利要求4-11任一项所述的锂离子电池隔膜的制备方法制得的锂离子电池隔膜。

技术总结
本发明提供一种锂离子电池隔膜及其制备方法、锂离子电池，属于锂离子电池技术领域，锂离子电池隔膜包括功能化锆基金属有机骨架；其中，所述功能化锆基金属有机骨架包括锆基金属有机骨架和修饰在所述锆基金属有机骨架上的甲氧基硅烷基团。本发明的包括功能化锆基金属有机骨架的锂离子电池隔膜能够吸附水分，从而能够降低电解液中的水含量，进而减少氟化氢的产生，且功能化锆基金属骨架有机材料中的甲氧基硅烷基团，能够和电解液中锂盐分解产生的微量氟化氢发生反应，避免氟化氢对锂离子电池中正极材料和固体电解质膜造成破坏。功能化锆基金属有机骨架中的甲氧基硅烷基团还能够强化与锂离子的相互作用，提高锂离子传导率和锂离子电池的性能。

技术研发人员：万磊,桂客,夏阳,张钰禄,苑丁丁
受保护的技术使用者：湖北亿纬动力有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24