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CN112271406B - 一种用于锂离子电池的氮化硼纤维包覆隔膜及其制备方法 - Google Patents

一种用于锂离子电池的氮化硼纤维包覆隔膜及其制备方法 Download PDF

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CN112271406B
CN112271406B CN202011194944.9A CN202011194944A CN112271406B CN 112271406 B CN112271406 B CN 112271406B CN 202011194944 A CN202011194944 A CN 202011194944A CN 112271406 B CN112271406 B CN 112271406B
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Abstract

本发明公开了一种用于锂离子电池的氮化硼纤维包覆隔膜及其制备方法。本发明采用两步法制备氮化硼纤维包覆隔膜:第一步,先通过化学活化法制备高活性的具有六方结构的氮化硼纤维材料;第二步,通过压制成型法将制备出的氮化硼纤维包覆在聚烯烃隔膜表面,制备得到氮化硼纤维包覆隔膜。本发明使用的化学活化法能够克服现有的合成过程需要强酸、强碱处理、工艺过程复杂的缺点。本发明方法所使用的制备温度低、工艺过程简单,不使用强酸活化,污染小,适于规模化工业生产。本发明制备的氮化硼纤维包覆隔膜,热稳定性高、导热率高、机械稳定性好并且锂离子可快速通过,能够满足大功率锂离子电池的需求,在大功率电子封装应用领域具有广泛前景。

Description

一种用于锂离子电池的氮化硼纤维包覆隔膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域,尤其涉及一种用于锂离子电池的氮化硼纤维包覆隔膜及其制备方法。
背景技术
随着世界寻求更有效地利用能源资源,改进电池技术是一个高度优先事项。锂离子电池技术在一些领域有着很高的应用要求,如电动汽车、混合动力汽车和电网,在高能量和功率密度器件供电方面发挥着重要作用。然而,电池安全是目前面临的严重而具有挑战性的问题,特别是电池着火和爆炸的风险显著提高,锂离子电池现有的安全问题上升到一个极端水平,如三星Note7的电池火灾和爆炸,特斯拉电动汽车的电池火灾,以及波音787梦想客机的电池问题等。因此,锂电池的安全问题丞待解决。
锂离子电池由三个功能部件组成:电极(阳极和阴极)、隔膜和电解质。其中,隔膜放置在两个电极之间,以防止两个电极发生电接触,同时隔膜还允许离子传输,现有技术中,隔膜的热稳定性差,锂离子的安全失效主要是由于过热引起的热失控;外部温度过高以及在高电流、高倍率充放电下,均会电池初始过热,在这样极端的过热环境下,商业聚烯烃隔膜开始收缩,最终会导致电池短路;初始短路加速了不可控的放热反应,进一步分解固体电解质界面层、电解质和电极,同时释放出大量热量,温度甚至会高于200℃。因此,严重的热失控会引起火灾和爆炸。商用聚烯烃隔膜(包括聚乙烯和聚丙烯)的基本问题是它们的熔点低(PE的熔点为135℃左右,PP的熔点为165℃左右);在较高的工作温度下,聚烯烃锂离子电池隔膜会产生明显的尺寸不稳定性,当电池以较高的电流速率工作时,可能会引发内部短路;由于电池隔膜是防止短路的主要部件,因此电池隔膜的热稳定性至关重要。
为了提高锂离子电池隔膜的热稳定性,目前已研发了许多安全材料,用于改性商用聚烯烃电池隔膜。现有技术中,主要采用无机纳米粒子(如SiO2、Al2O3、Al(OH)3、Mg(OH)2、沸石、ZrO2和TiO2)包覆改性聚烯烃电池隔膜来提高聚烯烃电池隔膜的热稳定性,但是热稳定性提升效果不显著,并且无机纳米粒子改性的电池隔膜呈脆性,柔韧性低(机械不稳定),在电池组装过程中会产生裂纹,在电池操作过程中会立即短路;现有技术中,也探索出一些聚烯烃电池隔膜的替代品,比如无纺布隔膜,无纺布隔膜虽然具有良好的热稳定性,但这些隔膜均具备大孔结构,易导致内部短路、自放电和甚至电解质泄漏。
因此现有技术中的电池隔膜,在高电流速率和高温下的机械稳定性和循环性能等其他重要参数与热稳定性不能很好地平衡。因此,需要对现有电池隔膜进行改进,以提高其热稳定性、机械稳定性等,从而提升锂离子电池安全性和可靠性。因此,开发具有高性能的电池隔膜对于实现锂电池的安全可靠性能至关重要。
发明内容
本发明的目的在于,针对现有技术的上述不足,提出一种制备成本低、易于工业化生产、热稳定性高、机械稳定性优异以及锂离子可快速通过的氮化硼纤维包覆隔膜及其制备方法,且制备得到的氮化硼纤维包覆隔膜能够应用于锂离子电池。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种氮化硼纤维包覆隔膜,包括聚烯烃隔膜和包覆于所述聚烯烃隔膜表面的氮化硼纤维膜层。
一种如上所述的氮化硼纤维包覆隔膜的制备方法,包括以下步骤:通过化学活化法制备出高活性的氮化硼纤维;然后通过压制成型法将所述氮化硼纤维包覆于聚烯烃隔膜表面制备得到的氮化硼纤维包覆隔膜。
优选的,所述氮化硼纤维的制备过程如下:
S1.将一定体积份数的三氟化硼乙醚溶液置于水平管式炉中,以氨气作为反应气体,以一定的升温速率加热到一定温度后,在此温度下反应一段时间,得到产物A;
S2.步骤S1中得到的产物A经冷却后,将其置于pH值为7.5~8.5的碱性水溶液中,搅拌均匀后加热反应一段时间,得其混合溶液,将混合溶液冷却后过滤,过滤收集所述混合溶液中的固体粉末,并用去离子水冲洗至所述固体粉末表面呈中性,得到产物B;
S3.将步骤S2所得的产物B置于乙醇水溶液中,搅拌混合均匀后,加热反应一段时间,得其混合溶液,混合溶液经冷却后,过滤收集其中的固体物质,得到高活性的氮化硼纤维。
优选的,所述步骤S1中,所述加热反应的温度为300~700℃;所述加热反应的时间为1~3h;所述升温速率为1~5℃/min;所述氨气的气体流量为50~500mL/min。
优选的,所述三氟化硼乙醚溶液的体积份数为1~10份;所述三氟化硼乙醚溶液的体积浓度为20~45%;所述碱性水溶液的体积份数为10~100份;所述碱性水溶液为无机碱水溶液。
优选的,所述步骤S2中,所述搅拌的时间为0.5~3h;所述加热反应的温度65~85℃,所述加热反应的时间为0.2~3h。
优选的,所述步骤S3中,所述搅拌的时间为1~3h;所述加热反应的温度70~80℃,所述加热反应的为1~3h;所述乙醇水溶液为体积浓度为25~45%的乙醇水溶液。
优选的,通过压制成型法将所述氮化硼纤维包覆于聚烯烃隔膜表面的具体过程如下:将一定质量的粘结剂加至一定体积的去离子水中,在70~90℃温度下连续搅拌0.5~2h,得到粘结剂悬浮液;然后将一定质量的氮化硼纤维加至在粘结剂悬浮液中,超声40~120min,得到氮化硼浆料;将所述氮化硼浆料均匀涂敷覆在聚烯烃隔膜表面,在室温下干燥5~12h后,用压轮压平,即得到氮化硼纤维包覆隔膜。
优选的,所述粘结剂为聚乙烯醇,所述氮化硼浆料中粘结剂的浓度为0.001~0.2g/mL,氮化硼的浓度为0.001~0.02g/mL。
一种如上所述的氮化硼纤维包覆隔膜的应用,所述氮化硼纤维包覆隔膜用于锂离子电池隔膜。
本发明的一种用于锂离子电池的氮化硼纤维包覆隔膜及其制备方法。本发明采用两步法制备氮化硼纤维包覆隔膜制备,第一步,先通过化学活化法制备高活性的具有六方结构的氮化硼纤维材料,经化学活化法制备的氮化硼结晶度高,形成了具备多孔道结构的氮化硼纤维,能构成良好的导热通道,使得氮化硼的导热能力充分发挥,其热稳定性好、机械强度高;第二步,通过压制成型法将制备出的氮化硼纤维包覆在聚烯烃隔膜表面,制备得到氮化硼纤维包覆隔膜。本发明使用的化学活化法工艺不需要使用强酸、强碱处理,也不需要使用复杂的工艺,即可获得高活性的氮化硼纤维,克服了现有的活性氮化硼制备过程需要使用强酸、强碱处理、工艺过程复杂的缺点,并且本发明获得的氮化硼纤维材料为具有六方结构的氮化硼纤维;纤维状结构的氮化硼纤维包覆在聚烯烃隔膜表面,能够提供锂离子的通道,有助于锂离子的快速通过,并且纤维状结构的氮化硼纤维均匀分布在隔膜表面,形成导热通道,使得氮化硼的导热能力得到充分发挥,使得隔膜的导热率显著提升、热稳定性显著提高,六方结构的氮化硼的结晶度、机械稳定性好的,通过压制成型法将制备出的氮化硼纤维包覆在聚烯烃隔膜表面,使得制备得到氮化硼纤维包覆隔膜的机械稳定性好、机械强度高。
本发明的有益效果:
1、本发明制备的氮化硼纤维包覆隔膜,热稳定性好、导热率显著提高、并且锂离子可快速通过,能够满足大功率锂离子电池的需求;
2、本发明制备的氮化硼纤维包覆隔膜的机械强度高,在高倍率锂离子电子隔膜应用领域具有广泛前景;
3、本发明采用的原料为三氟化硼乙醚溶液、氨气,均属于工业化产品,价格低且易得,生产成本低;
4、本发明方法所使用的制备温度低、工艺过程简单,不使用强酸活化,污染小,适于规模化工业生产。
附图说明
图1为本发明实施例1中制备的氮化硼纤维材料的X射线粉末衍射图谱;
图2为本发明实施例1中氮化硼纤维包覆隔膜与纯聚丙烯隔膜的热稳定性对比图;
图3为本发明实施例1中氮化硼纤维包覆隔膜与纯聚丙烯隔膜的机械稳定性对比图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图,对本发明的技术方案作进一步的描述,但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
1.将10毫升的体积浓度为45%的三氟化硼乙醚溶液溶液置于水平管式炉中,并以氨气作为反应气体通入其中,其气体流量为50毫升/分钟,以1摄氏度/分钟升温速率升温到300℃,并在此温度下反应1小时,得到产物A为崩溃型氮化硼纤维;
2.待步骤1所得的产物冷却到室温后,将其置于10毫升的pH值为7.5的碱性水溶液中,搅拌0.5小时,然后加热到65℃,并在此温度下反应0.2小时,得到混合溶液,所得的混合溶液冷却到室温后,过滤混合溶液,获得固体粉末,并用去离子水冲洗至固体粉末表面呈中性,得到产物B;
3.将步骤2所得的产物B置于乙醇水溶液中,乙醇的体积浓度为25%,加入乙醇是为了在氮化硼的表面嫁接上羟基官能团,能够使得氮化硼纤维更好地包覆聚丙烯隔膜;搅拌1小时后,加热到70℃,并在此温度下反应1小时,待混合溶液冷却至室温后,过滤混合溶液,过滤收集其中的固体物质,得到高活性的氮化硼纤维。
4.将0.1克的聚乙烯醇粘结剂加入到50ml去离子水中,在70℃温度下连续搅拌0.5小时,得到粘结剂悬浮液,然后在粘结剂悬浮液中加入0.1克步骤3制备得到的氮化硼纤维,超声40min,得到氮化硼浆料;将聚丙烯隔膜放置在平坦的表面,然后氮化硼浆料均匀分散在其表面;在室温下干燥5小时,然后用压轮压平,所得产物即为氮化硼纤维包覆隔膜。
如图1所示,为步骤3制备得到的氮化硼纤维的X射线粉末衍射图谱,其衍射峰清晰且半峰宽窄,表明通过化学活化法制备的六方氮化硼材料具有高的结晶度。
如图2所示,图2中曲线a为纯聚丙烯隔膜的重量随温度变化的曲线图,图2中曲线b为氮化硼纤维包覆隔膜的重量随温度变化的曲线图,从图中可以看出,氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度在420℃左右,测试其导热率高达为10W/m·K;纯聚丙烯隔膜的分解温度为175℃左右,测试其导热率为0.22W/m·K;经对比分析,氮化硼纤维包覆隔膜的热稳定性能和热导率得到了大幅度的提升,其在电子封装应用领域具有广泛的前景。
如图3所示,图3中曲线a为氮化硼纤维包覆隔膜的抗拉强度随温度的变化曲线;图3中曲线b为纯聚丙烯隔膜的抗拉强度随温度的变化曲线;从图中可以看出,氮化硼纤维包覆隔膜在温度高达300℃时,其抗拉强度依旧可以保持在220MPa;而纯聚丙烯隔膜的室温的机械强度为100MPa,在300℃时其抗拉强度仅为50MPa;图3说明本发明的氮化硼纤维包覆具有优异的机械稳定性和机械强度,其在高倍率锂离子电池应用领域具有广泛的前景。
实施例2
实施例2与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤1中,三氟化硼乙醚溶液的用量为50毫升;三氟化硼乙醚溶液的体积浓度为30%;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例3
实施例3与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤1中,三氟化硼乙醚溶液的用量为100毫升;三氟化硼乙醚溶液的体积浓度为20%;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例4
实施例4与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤1中,氨气的气体流量为50mL/min;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例5
实施例5与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤1中,氨气的气体流量为100mL/min;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例6
实施例6与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤1中,加热反应的温度为500℃;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例7
实施例7与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤1中,加热反应的温度为700℃;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例8
实施例8与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤1中,加热反应的时间为2小时;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例9
实施例9与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤1中,加热反应的时间为3小时;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例10
实施例10与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤2中,碱性水溶液的pH值为8;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例11
实施例11与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤2中,碱性水溶液的pH值为8.5;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例12
实施例12与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤2中,搅拌时间为2小时;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例13
实施例13与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤2中,搅拌时间为3小时;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例14
实施例14与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤2中,加热反应的温度为75℃;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例15
实施例15与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤2中,加热反应的温度为85℃;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例16
实施例16与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤2中,加热反应的时间为1.5h;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例17
实施例17与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤2中,加热反应的时间为3h;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例18
实施例18与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤3中,乙醇水溶液中乙醇的体积浓度为30%;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例19
实施例19与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤3中,乙醇水溶液中乙醇的体积浓度为45%;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例20
实施例20与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤3中,搅拌时间为2小时;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例21
实施例21与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤3中,搅拌时间为3小时;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例22
实施例22与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤3中,加热反应的温度为75℃;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例23
实施例23与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤3中,加热反应的温度为80℃;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例24
实施例24与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤3中,加热反应的时间为2小时;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例25
实施例25与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤3中,加热反应的时间为3小时;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例26
实施例26与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤4中,聚乙烯醇粘结剂的质量为1克;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例27
实施例27与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤4中,聚乙烯醇粘结剂的质量为10克;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例28
实施例28与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤4中,去离子水的体积为75毫升;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例29
实施例29与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤4中,去离子水的体积为100毫升;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例30
实施例30与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤4中,加热反应的温度为85℃;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例31
实施例31与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤4中,加热反应的温度为90℃;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例32
实施例32与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤4中,搅拌的时间为1小时;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例33
实施例33与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤4中,搅拌的时间为2小时;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例34
实施例34与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤4中,超声的时间为80分钟;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例35
实施例35与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤4中,超声的时间为120分钟;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例36
实施例36与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤4中,干燥的时间为9小时;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
实施例37
实施例37与实施例1的各项操作基本相同,不同之处在于,步骤4中,干燥的时间为12小时;得到的氮化硼纤维包覆隔膜的分解温度接近420℃,导热率达到10W/m·K以上;300℃时抗拉强度达到220MPa。
以上未涉及之处,适用于现有技术。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明,但是本领域的技术人员应该理解,以上示例仅是为了进行说明,而不是为了限制本发明的范围,本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例来做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员应该理解,凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种氮化硼纤维包覆隔膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:通过化学活化法制备出高活性的氮化硼纤维;然后通过压制成型法将所述氮化硼纤维包覆于聚烯烃隔膜表面制备得到的氮化硼纤维包覆隔膜;所述氮化硼纤维的制备过程如下:
S1.将一定体积份数的三氟化硼乙醚溶液置于水平管式炉中,以氨气作为反应气体,以一定的升温速率加热到一定温度后,在此温度下反应一段时间,得到产物A;
S2.步骤S1中得到的产物A经冷却后,将其置于pH值为7.5~8.5的碱性水溶液中,搅拌均匀后加热反应一段时间,得其混合溶液,将混合溶液冷却后过滤,过滤收集所述混合溶液中的固体粉末,并用去离子水冲洗至所述固体粉末表面呈中性,得到产物B;
S3.将步骤S2所得的产物B置于乙醇水溶液中,搅拌混合均匀后,加热反应一段时间,得其混合溶液,混合溶液经冷却后,过滤收集其中的固体物质,得到高活性的氮化硼纤维。
2.如权利要求1所述的一种氮化硼纤维包覆隔膜的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中,所述加热反应的温度为300~700℃;所述加热反应的时间为1~3h;所述升温速率为1~5℃/min;所述氨气的气体流量为50~500mL/min。
3.如权利要求1所述的一种氮化硼纤维包覆隔膜的制备方法,其特征在于,所述三氟化硼乙醚溶液的体积份数为1~10份;所述三氟化硼乙醚溶液的体积浓度为20~45 %;所述碱性水溶液的体积份数为10~100份;所述碱性水溶液为无机碱水溶液。
4.如权利要求1所述的一种氮化硼纤维包覆隔膜的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中,所述搅拌的时间为0.5~3h;所述加热反应的温度65~85℃,所述加热反应的时间为0.2~3h。
5.如权利要求1所述的一种氮化硼纤维包覆隔膜的制备方法,其特征在于,所述步骤S3中,所述搅拌的时间为1~3h;所述加热反应的温度70~80℃,所述加热反应的时间为1~3h;所述乙醇水溶液为体积浓度为25~45%的乙醇水溶液。
6.如权利要求1-5任一项所述的一种氮化硼纤维包覆隔膜的制备方法,其特征在于,通过压制成型法将所述氮化硼纤维包覆于聚烯烃隔膜表面的具体过程如下:将一定质量的粘结剂加至一定体积的去离子水中,在70~90℃温度下连续搅拌0.5~2h,得到粘结剂悬浮液;然后将一定质量的氮化硼纤维加至在粘结剂悬浮液中,超声40~120min,得到氮化硼浆料;将所述氮化硼浆料均匀涂敷覆在聚烯烃隔膜表面,在室温下干燥5~12h后,用压轮压平,即得到氮化硼纤维包覆隔膜。
7.如权利要求6所述的一种氮化硼纤维包覆隔膜的制备方法,其特征在于,所述粘结剂为聚乙烯醇,所述氮化硼浆料中粘结剂的浓度为0.001~0.2g/mL,氮化硼的浓度为0.001~0.02g/mL。
8.一种采用权利要求1-7任一项所述的制备方法制备的氮化硼纤维包覆隔膜。
9.一种如权利要求8所述的氮化硼纤维包覆隔膜的应用,其特征在于,所述氮化硼纤维包覆隔膜用于锂离子电池隔膜。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106848163A (zh) * 2017-03-13 2017-06-13 厦门大学 一种陶瓷涂覆隔膜及其制备方法和应用
CN107326722A (zh) * 2017-05-05 2017-11-07 华南理工大学 一种锂电池隔膜纸的制备方法
CN109133942A (zh) * 2018-09-17 2019-01-04 河北工业大学 一种高比表面积的活性氮化硼纤维的制备方法
CN110718659A (zh) * 2019-10-21 2020-01-21 重庆云天化纽米科技股份有限公司 氮化硼涂覆的电池隔膜及其制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105440770B (zh) * 2014-06-30 2021-05-04 四川茵地乐材料科技集团有限公司 用于改性锂离子电池用隔膜的水性组合物及改性隔膜和电池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106848163A (zh) * 2017-03-13 2017-06-13 厦门大学 一种陶瓷涂覆隔膜及其制备方法和应用
CN107326722A (zh) * 2017-05-05 2017-11-07 华南理工大学 一种锂电池隔膜纸的制备方法
CN109133942A (zh) * 2018-09-17 2019-01-04 河北工业大学 一种高比表面积的活性氮化硼纤维的制备方法
CN110718659A (zh) * 2019-10-21 2020-01-21 重庆云天化纽米科技股份有限公司 氮化硼涂覆的电池隔膜及其制备方法

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