一种改性二氧化硅和高性能锂离子电池隔膜及其应用

摘要

本发明属于锂离子电池隔膜材料领域，公开了一种改性二氧化硅和锂离子电池聚烯烃微孔隔膜，该隔膜由以下方法制备得到：将改性二氧化硅与高/超高分子量的聚烯烃共混，加入普通聚烯烃，造粒，得到改性母粒；将改性母粒与聚烯烃混合，熔融共混挤出，形成具有硬弹性结构的膜片；对膜片进行连续拉伸，然后在100-150℃下热定型，即得到锂离子电池聚烯烃微孔隔膜。本发明的锂离子电池聚烯烃微孔隔膜膜厚度较低(低于15μm)；膜强度较佳(纵向断裂强度大于100MPa，横向断裂强度约8MPa，断裂伸长率50％)；膜的孔隙率及孔结构可调(孔隙率大于50％，孔径0.1-1μ)；膜热收缩率较小(低于5％)。本发明克服了现有干法锂离子电池隔膜制备技术的缺点与不足。

主权项

一种改性二氧化硅，其特征在于是由以下方法制备得到：（1）将二氧化硅分散在无水有机溶剂中，加入硅烷偶联剂，在氮气保护下加热至有机溶剂沸腾，然后恒温回流48h，之后将产物洗涤、真空干燥，得到带有活性基团的二氧化硅；（2）将步骤（1）的带有活性基团的二氧化硅分散在无水有机溶剂中，加入酸捕捉剂，在冰水浴下滴入溴代烷基酰溴或溴代烷基酰氯；取消冰水浴，自然升温至20‑30℃下反应4h，然后将产物沉淀洗涤、真空干燥，得到二氧化硅ATRP引发剂；（3）将单体、占单体摩尔量1/500‑1/50的二氧化硅ATRP引发剂、占单体摩尔量1/500‑1/50的溴化亚铜、占单体摩尔量1/500‑1/25的配基与溶剂混合，混合体系除氧后在50‑110℃下聚合反应8‑48h，然后将反应产物沉淀洗涤，真空干燥后得到包裹有聚合物的二氧化硅，即改性二氧化硅；步骤（1）所述二氧化硅的粒径为50‑500nm；步骤（1）所述的硅烷偶联剂其结构式为Y(CH2)nSiX3；其中，n=1‑3；X为氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基或乙酰氧基中的一种；Y为氨基、环氧基或巯基中的一种；步骤（1）所述的硅烷偶联剂与二氧化硅的质量比为1:1‑10:1；步骤（2）所述的酸捕捉剂与带有活性基团的二氧化硅的质量比为1:1‑10:1；步骤（2）所述的酸捕捉剂为三乙胺或吡啶；步骤（2）所述的溴代烷基酰溴或溴代烷基酰氯与带有活性基团的二氧化硅的质量比为1:1‑5:1；步骤（3）所述的单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯硅氧乙烷、马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种以上；所述的配基为五甲基二乙烯三胺、4,4'‑联吡啶或4,4'‑二壬基‑2,2'‑联吡啶中的一种。