本發(fā)明屬于新能源材料，具體涉及一種寬溫區(qū)鋰離子電池隔膜的制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著新能源的發(fā)展，可充電鋰電池成為我們電氣化社會(huì)中最合適的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)之一，從智能手機(jī)到電動(dòng)汽車(chē)，鋰電池已廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備。然而，鋰枝晶的生長(zhǎng)嚴(yán)重影響到了鋰金屬電池(lmbs)的安全性及循環(huán)性能。此外低溫對(duì)電池性能的影響非常大，在-15℃的溫度下，電池在c/5倍率下的放電容量將是標(biāo)稱(chēng)容量的80％。

2、共價(jià)有機(jī)框架材料一直是下一代可持續(xù)鋰離子電池(libs)的研究熱點(diǎn)，共價(jià)有機(jī)框架(cofs)是一類(lèi)具有高比表面積、長(zhǎng)程有序結(jié)構(gòu)和功能化的新型結(jié)晶多孔高分子，尤其是亞胺類(lèi)具有成本低、氧化還原反應(yīng)快、環(huán)境效益好等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。然而現(xiàn)有商用pp隔膜在低溫區(qū)的傳導(dǎo)率會(huì)出現(xiàn)大幅度的降低，商用pp隔膜組裝成的電池在寬溫區(qū)的比容量也低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決現(xiàn)有商用pp隔膜在低溫區(qū)傳導(dǎo)率低、組裝后的電池在寬溫區(qū)的比容量低等技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種寬溫區(qū)鋰離子電池隔膜的制備方法。

2、本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

3、本發(fā)明提供了一種寬溫區(qū)鋰離子電池隔膜的制備方法，包括以下步驟：

4、1)制備共價(jià)有機(jī)框架材料tp-bd-cof；

5、2)制備tp-bd-cof隔膜：

6、將步驟1)制得的共價(jià)有機(jī)框架材料tp-bd-cof置于120℃保持12h進(jìn)行活化，得到活化后的tp-bd-cof；

7、稱(chēng)取活化后的tp-bd-cof與pe研磨均勻，繼續(xù)加入液態(tài)石蠟混勻；將混勻后的物料置于140-160℃中直至pe融化后靜置20-30s，待到混合物成型后取出；

8、將混合物置于輥壓機(jī)上控制溫度為110-115℃輥壓至厚度為10-40μm的隔膜，將隔膜浸泡至二氯甲烷中12h，再將隔膜置于60℃烘箱中烘干，最后利用裁片機(jī)將隔膜裁成圓形隔膜得到tp-bd-cof隔膜；

9、3)組裝紐扣電池；

10、4)測(cè)試紐扣電池性能。

11、進(jìn)一步，所述步驟1)中制備共價(jià)有機(jī)框架材料tp-bd-cof步驟為：將三醛基間苯三酚和聯(lián)苯胺稱(chēng)取到安瓿管中并依次加入苯甲醚和醋酸溶液，在液氮環(huán)境下凍融循環(huán)脫氣，將安瓿管密封后置于110-130℃恒溫烘箱中反應(yīng)90-100h得到共價(jià)有機(jī)框架材料tp-bd-cof。

12、進(jìn)一步，所述步驟1)中三醛基間苯三酚、聯(lián)苯胺、苯甲醚和醋酸溶液的摩爾比為0.05-0.2：0.075-0.3：1.5-3：0.1-0.3。

13、進(jìn)一步，所述步驟1)中醋酸溶液的濃度為12mol/l。

14、進(jìn)一步，所述步驟2)中活化后的tp-bd-cof、pe與液態(tài)石蠟的質(zhì)量比為5-9：1-5：1。

15、進(jìn)一步，所述步驟2)中活化后的tp-bd-cof、pe與液態(tài)石蠟的質(zhì)量比為8：2：1。

16、進(jìn)一步，所述步驟2)中pe融化時(shí)控制溫度為150℃，輥壓機(jī)控制溫度為112℃輥壓五次至厚度為25μm的隔膜。

17、進(jìn)一步，所述步驟2)中的圓形隔膜直徑尺寸為9mm。

18、進(jìn)一步，所述步驟3)中組裝紐扣電池的步驟為：將活性物質(zhì)、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑按照8：1：1的比例進(jìn)行涂片，放置于真空烘箱中保持100-140℃烘干并裁片得到磷酸鐵鋰極片，將步驟2)制得的tp-bd-cof隔膜和磷酸鐵鋰極片組裝在紐扣電池中，得到鋰離子電池。

19、進(jìn)一步，所述步驟3)中活性物質(zhì)為磷酸鐵鋰，粘結(jié)劑為聚偏二氟乙烯，導(dǎo)電劑為炭黑。

20、本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：本發(fā)明選用共價(jià)有機(jī)框架材料tp-bd-cof與pe通過(guò)輥壓法制備得到tp-bd-cof隔膜并應(yīng)用到鋰離子電池隔膜領(lǐng)域，輥壓法制備方法簡(jiǎn)單，工藝流程便利，利用共價(jià)有機(jī)框架材料tp-bd-cof的孔道效應(yīng)制得良好的離子傳導(dǎo)率的隔膜，并且利用tp-bd-cof隔膜組裝的紐扣電池具有穩(wěn)定的充放電曲線以及相對(duì)于商用pp隔膜在低溫下仍然具備良好的性能，傳導(dǎo)率及組裝后的電池在寬溫區(qū)的比容量均優(yōu)于商用pp隔膜，安全性能高，易于規(guī)?；a(chǎn)。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有制備方法簡(jiǎn)單、工藝流程便利、安全性能高、tp-bd-cof隔膜傳導(dǎo)率高、組裝后的電池在寬溫區(qū)的比容量高、易于規(guī)模化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種寬溫區(qū)鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬溫區(qū)鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述步驟1)中制備共價(jià)有機(jī)框架材料tp-bd-cof步驟為：將三醛基間苯三酚和聯(lián)苯胺稱(chēng)取到安瓿管中并依次加入苯甲醚和醋酸溶液，在液氮環(huán)境下凍融循環(huán)脫氣，將安瓿管密封后置于110-130℃恒溫烘箱中反應(yīng)90-100h得到共價(jià)有機(jī)框架材料tp-bd-cof。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種寬溫區(qū)鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述步驟1)中三醛基間苯三酚、聯(lián)苯胺、苯甲醚和醋酸溶液的摩爾比為0.05-0.2：0.075-0.3：1.5-3：0.1-0.3。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種寬溫區(qū)鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述步驟1)中醋酸溶液的濃度為12mol/l。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種寬溫區(qū)鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述步驟2)中活化后的tp-bd-cof、pe與液態(tài)石蠟的質(zhì)量比為5-9：1-5：1。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種寬溫區(qū)鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述步驟2)中活化后的tp-bd-cof、pe與液態(tài)石蠟的質(zhì)量比為8：2：1。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種寬溫區(qū)鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述步驟2)中pe融化時(shí)控制溫度為150℃，輥壓機(jī)控制溫度為112℃輥壓五次至厚度為25μm的隔膜。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種寬溫區(qū)鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述步驟2)中的圓形隔膜直徑尺寸為9mm。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種寬溫區(qū)鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述步驟3)中組裝紐扣電池的步驟為：將活性物質(zhì)、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑按照8：1：1的比例進(jìn)行涂片，放置于真空烘箱中保持100-140℃烘干并裁片得到磷酸鐵鋰極片，將步驟2)制得的tp-bd-cof隔膜和磷酸鐵鋰極片組裝在紐扣電池中，得到鋰離子電池。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種寬溫區(qū)鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述步驟3)中活性物質(zhì)為磷酸鐵鋰，粘結(jié)劑為聚偏二氟乙烯，導(dǎo)電劑為炭黑。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種寬溫區(qū)鋰離子電池隔膜的制備方法，屬于新能源材料技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有商用PP隔膜在低溫區(qū)傳導(dǎo)率低、組裝后的電池在寬溫區(qū)的比容量低等技術(shù)問(wèn)題。解決方案為：一種寬溫區(qū)鋰離子電池隔膜的制備方法，1)制備Tp?BD?COF；2)制備Tp?BD?COF隔膜：將Tp?BD?COF進(jìn)行活化得到活化后的Tp?BD?COF；稱(chēng)取活化后的Tp?BD?COF與PE研磨均勻，繼續(xù)加入液態(tài)石蠟混勻；將混勻后的物料PE融化后靜置，待到混合物成型后取出；將混合物置于輥壓機(jī)上輥壓至隔膜，將隔膜處理后利用裁片機(jī)得到Tp?BD?COF隔膜；3)組裝紐扣電池；4)測(cè)試紐扣電池性能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有制備方法簡(jiǎn)單、工藝流程便利、安全性能高、Tp?BD?COF隔膜傳導(dǎo)率高、組裝后的電池在寬溫區(qū)的比容量高、易于規(guī)?；a(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：李娟,王東升,劉禹琨
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山西太行新通新材料有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26