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一种陶瓷接枝隔膜制备方法及其在锂电池中的应用

成果类型:: 新技术

发布时间: 2022-09-28 23:00:21

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:湖北省咸宁市| 余冬林 | 2022-10-30 20:08:30
本发明属于电化学领域,具体公开了一种陶瓷接枝隔膜的制备方法及其在锂电池中的应用。该陶瓷隔膜利用高能射线辐射,将偶联剂单体接枝于基体隔膜上,经过水解和偶联化反应,将无机氧化物陶瓷颗粒化学固定在基体隔膜表面,从而得到陶瓷接枝隔膜。该隔膜在高温时表现出优异的热稳定性,可避免电池因隔膜热收缩而导致的热失控,提高了锂离子电池的安全性。本发明操作性强,工序控制简单,易于工业化生产,重现性好。无需粘接剂、引发剂及大量有机溶剂,利于环保。
本发明的目的是为了提供一种无需有机溶剂和引发剂的陶瓷接枝隔膜制备方法,克服现有陶瓷隔膜制备方法中存在的陶瓷颗粒易于团聚、分布不均匀、与高分子基体之间结合力差、难以降低隔膜厚度等问题,从而提供了一种在高分子基体隔膜表面修饰无机陶瓷颗粒的新型高效、经济、环保的方法。本发明的方法对高分子基体隔膜的拉伸强度要求低,可以在很薄隔膜基体上实现陶瓷颗粒的均匀薄层修饰,在大幅度提高锂离子电池安全性基础上,有利于提高锂离子电池的比能量和电性能,是一种工序控制简单,特别能够实现大规模批量化生产的方法。本发明的制备方法在接枝偶联剂过程中,不涉及苛刻的化学反应条件,因此对于实验操作而言,不涉及反应设备或装置防护问题。 本发明陶瓷隔膜的制备过程及反应体系的配制过程也是相当简便,所用试剂均为廉价易得的试剂,对于降低生产成本非常有利,有望实现技术的产业化转化。 本发明将陶瓷层化学修饰于隔膜上,得到的陶瓷隔膜较薄,且无需粘接剂和引发剂,在有利于提高锂离子电池能量密度和电性能的同时,还有利于环保。 本发明所制备的陶瓷隔膜的孔径和形貌可以通过控制水解液的组成来控制,比现有办法更为简单、有效。

隔膜是锂离子电池的重要组成部分。在电池中,它作为电子绝缘体隔离正负极片,防止两极直接接触发生短路,同时电池隔膜还必须是离子导体,内部存在微孔通道,允许离子从电池的一侧迁移到另一侧,以维持电化学反应的发生。目前常用的隔膜主要由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烯烃类组成,它们的熔点在130~150℃范围内。当锂离子电池由于外部或内部因素导致温度升高时,隔膜极易发生热收缩从而导致正负极的直接接触,引发电池热失控,发生燃烧、爆炸等事故。

该技术属于锂离子电池技术领域,提供一种无需有机溶剂和引发剂的陶瓷接枝隔膜制备方法,克服现有陶瓷隔膜制备方法中存在的陶瓷颗粒易于团聚、分布不均匀、与高分子基体之间结合力差、难以降低隔膜厚度等问题,从而提供了一种在高分子基体隔膜表面修饰无机陶瓷颗粒的新型高效、经济、环保的方法。本发明的方法对高分子基体隔膜的拉伸强度要求低,可以在很薄隔膜基体上实现陶瓷颗粒的均匀薄层修饰,在大幅度提高锂离子电池安全性基础上,有利于提高锂离子电池的比能量和电性能,是一种工序控制简单,特别能够实现大规模批量化生产的方法。该技术在锂离子电池技术领域具有良好的应用前景。

          湖北科技学院科技产业管理处有专业的成果转化团队,依托和发挥湖北科技学院多学科的综合优势,积极拓宽产学研的合作渠道,努力探索产学研合作新模式,初步建立起创新资源有序流动、运行机制较为完善、合作内容较为丰富、合作形式较为规范的产学研相结合的体系。将湖北科技学院建设成为鄂南地区经济与社会发展的“创新基地与人才库”,高新科技产业的“技术研发中心”、“产品孵化基地”与“人才培养基地”。 团队以打造学校特色、提高学校办学实力与办学水平为目标,以充分挖掘校内潜力为基础,以平台建设为依托,以学校与企业、科研院所、政府合作为重点,以项目合作为抓手,以应用型研发团队建设为核心,以明晰收益分配制度为动力,全面促进学校产、学、研、用四者的结合与良性互动。 为了打造最佳创新团队,在人选方面要考虑年龄互补、知识互补、能力互补、性格互补、气质互补、性格互补等方面,从各个专业挑选人才。在共同创新中学习与进步,期待能做出好的成绩。

           朱晓明,男,1972年出生,湖北咸宁人,咸宁学院化学与生命科学院副院长,教授,中共党员。1994年毕业于湖北师范学院化学系,获学士学位。于1998年6月和2003年06月武汉大学化学与分子科学学院研究生毕业,先后获硕士和博士学位。研究方向为新型化学电源及材料。在《Electrochimica Acta》、《Journal of Applied Electrochemistry》等杂志上发表15篇,被SCI收录3篇。主持开发出电动助力车用12V10Ah、12V20Ah无镉环保铅酸动力电池。主持校级和湖北省教育厅项目3项。

该技术成果投入的经费约为100000元,实现的一种陶瓷接枝隔膜的制备方法及其在锂电池中的应用,可避免电池因隔膜热收缩而导致的热失控,提高了锂离子电池的安全性。操作性强,工序控制简单,易于工业化生产,重现性好。无需粘接剂、引发剂及大量有机溶剂,利于环保。目前需要完成陶瓷接枝隔膜制备的设计、制作、升级,如研制成功,预计售价为10000元/台;成果是对设备的创新,具有推广性好等优点,具备良好的经济效益。

本团队有该项目的自主知识产权及掌握了核心技术,希望以技术入股或技术合作方式合作,资金需求为50万元,主要用于基于该专利的陶瓷接枝隔膜制备的设计、制作、升级,期望将该项目打造成新型陶瓷接枝隔膜制备设备商品。