一种SiO2-聚甲基丙烯酸甲酯-聚偏氟乙烯的隔膜的制法
文献发布时间:2023-06-19 10:19:37
技术领域
本发明涉及锂离子电池隔膜技术领域,具体为一种SiO
背景技术
锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长等优点,在电子设备、移动电源、电动汽车等领域广泛应用,隔膜又被称为“第三电极”,是锂离子电池中的重要组成部分,担负着防止电池短路、隔绝正负极等作用,影响着电池的安全和电化学性能,但是现有的液态电解质隔膜存在漏液的问题。
用聚合物电解质隔膜代替液态电解质隔膜可以解决漏液的问题,主要材料有聚偏氟乙烯、聚环氧己烷、聚丙烯腈等,其中聚偏氟乙烯具有很好的电化学稳定性,可以用来制备聚合物电解质隔膜,但是聚偏氟乙烯的结晶度较高,对液态电解质的亲和性较差,使得离子电导率较低,同时机械强度有待提高,需要对其进行改性处理,聚甲基丙烯酸甲酯与电极间有着较好的界面稳定性,可以吸附大量的液态电解质,呈现较高的离子电导率,但是其机械强度较低、结构稳定性差,添加纳米SiO
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种SiO
(二)技术方案
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种SiO
(1)向反应瓶中加入去离子水、甲醇、十六烷基三甲基溴化铵,置于磁力搅拌装置中搅拌均匀,加入氢氧化钠水溶液和正硅酸乙酯的甲醇溶液,其中十六烷基三甲基溴化铵、氢氧化钠、正硅酸乙酯的质量比为70-80:1.5-2:100,搅拌均匀,将瓶口密封,搅拌反应6-18h,将溶液冷冻并冷冻干燥,再将干燥的产物置于马弗炉中,在460-500℃下煅烧2-4h,得到介孔二氧化硅纳米空心球;
(2)向反应瓶中加入乙腈、乙烯砜、三苯基膦,搅拌均匀,加入介孔二氧化硅纳米空心球,在45-55℃下反应2-4h,用乙腈洗涤干净,用氮气吹干,得到烯基化介孔二氧化硅纳米空心球;
(3)向反应瓶中加入去离子水、氢氧化钾、聚偏氟乙烯,搅拌均匀,快速加入乙醇,搅拌反应20-40min,抽滤,用去离子水洗涤干净并干燥,得到含烯基的聚偏氟乙烯;
(4)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺、含烯基的聚偏氟乙烯,在60-80℃下搅拌均匀,在氮气氛围中,加入烯基化介孔二氧化硅纳米空心球、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁氰,继续搅拌反应6-18h,得到SiO
(5)将SiO
优选的,所述步骤(1)中磁力搅拌装置包括主体,主体底部的右侧活动连接有控制模块,主体底部的中间活动连接有电机,电机的顶部活动连接有转盘,转盘的左侧活动连接有磁铁,主体的中间活动连接有隔板,隔板的顶部活动连接有加热盘,主体的中间活动连接有定位环,定位环的中间活动连接有烧杯。
优选的,所述步骤(2)中乙烯砜、三苯基膦、介孔二氧化硅纳米空心球的质量比为20-60:1-3:100。
优选的,所述步骤(3)中氢氧化钾、聚偏氟乙烯的质量比为5-10:100。
优选的,所述步骤(4)中含烯基的聚偏氟乙烯、烯基化介孔二氧化硅纳米空心球、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁氰的质量比为100:4-10:20-30:0.3-0.6。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比,本发明具备以下有益的技术效果:
该一种SiO
该一种SiO
附图说明
图1是磁力搅拌装置正视结构示意图;
图2是磁力搅拌装置俯视结构示意图;
图3是转盘结构示意图。
1、主体;2、控制模块;3、电机;4、转盘;5、磁铁;6、隔板;7、加热盘;8、定位环;9、烧杯。
具体实施方式
为实现上述目的,本发明提供如下具体实施方式和实施例:一种SiO
(1)向反应瓶中加入去离子水、甲醇、十六烷基三甲基溴化铵,置于磁力搅拌装置中搅拌均匀,磁力搅拌装置包括主体,主体底部的右侧活动连接有控制模块,主体底部的中间活动连接有电机,电机的顶部活动连接有转盘,转盘的左侧活动连接有磁铁,主体的中间活动连接有隔板,隔板的顶部活动连接有加热盘,主体的中间活动连接有定位环,定位环的中间活动连接有烧杯,加入氢氧化钠水溶液和正硅酸乙酯的甲醇溶液,其中十六烷基三甲基溴化铵、氢氧化钠、正硅酸乙酯的质量比为70-80:1.5-2:100,搅拌均匀,将瓶口密封,搅拌反应6-18h,将溶液冷冻并冷冻干燥,再将干燥的产物置于马弗炉中,在460-500℃下煅烧2-4h,得到介孔二氧化硅纳米空心球;
(2)向反应瓶中加入乙腈、乙烯砜、三苯基膦,搅拌均匀,加入介孔二氧化硅纳米空心球,其中乙烯砜、三苯基膦、介孔二氧化硅纳米空心球的质量比为20-60:1-3:100,在45-55℃下反应2-4h,用乙腈洗涤干净,用氮气吹干,得到烯基化介孔二氧化硅纳米空心球;
(3)向反应瓶中加入去离子水、氢氧化钾、聚偏氟乙烯,二者的质量比为5-10:100,搅拌均匀,快速加入乙醇,搅拌反应20-40min,抽滤,用去离子水洗涤干净并干燥,得到含烯基的聚偏氟乙烯;
(4)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺、含烯基的聚偏氟乙烯,在60-80℃下搅拌均匀,在氮气氛围中,加入烯基化介孔二氧化硅纳米空心球、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁氰,其中含烯基的聚偏氟乙烯、烯基化介孔二氧化硅纳米空心球、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁氰的质量比为100:4-10:20-30:0.3-0.6,继续搅拌反应6-18h,得到SiO
(5)将SiO
实施例1
(1)向反应瓶中加入去离子水、甲醇、十六烷基三甲基溴化铵,置于磁力搅拌装置中搅拌均匀,磁力搅拌装置包括主体,主体底部的右侧活动连接有控制模块,主体底部的中间活动连接有电机,电机的顶部活动连接有转盘,转盘的左侧活动连接有磁铁,主体的中间活动连接有隔板,隔板的顶部活动连接有加热盘,主体的中间活动连接有定位环,定位环的中间活动连接有烧杯,加入氢氧化钠水溶液和正硅酸乙酯的甲醇溶液,其中十六烷基三甲基溴化铵、氢氧化钠、正硅酸乙酯的质量比为70:1.5:100,搅拌均匀,将瓶口密封,搅拌反应6h,将溶液冷冻并冷冻干燥,再将干燥的产物置于马弗炉中,在460℃下煅烧2h,得到介孔二氧化硅纳米空心球;
(2)向反应瓶中加入乙腈、乙烯砜、三苯基膦,搅拌均匀,加入介孔二氧化硅纳米空心球,其中乙烯砜、三苯基膦、介孔二氧化硅纳米空心球的质量比为20:1:100,在45℃下反应2h,用乙腈洗涤干净,用氮气吹干,得到烯基化介孔二氧化硅纳米空心球;
(3)向反应瓶中加入去离子水、氢氧化钾、聚偏氟乙烯,二者的质量比为5:100,搅拌均匀,快速加入乙醇,搅拌反应20min,抽滤,用去离子水洗涤干净并干燥,得到含烯基的聚偏氟乙烯;
(4)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺、含烯基的聚偏氟乙烯,在60℃下搅拌均匀,在氮气氛围中,加入烯基化介孔二氧化硅纳米空心球、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁氰,其中含烯基的聚偏氟乙烯、烯基化介孔二氧化硅纳米空心球、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁氰的质量比为100:4:20:0.3,继续搅拌反应6h,得到SiO
(5)将SiO
实施例2
(1)向反应瓶中加入去离子水、甲醇、十六烷基三甲基溴化铵,置于磁力搅拌装置中搅拌均匀,磁力搅拌装置包括主体,主体底部的右侧活动连接有控制模块,主体底部的中间活动连接有电机,电机的顶部活动连接有转盘,转盘的左侧活动连接有磁铁,主体的中间活动连接有隔板,隔板的顶部活动连接有加热盘,主体的中间活动连接有定位环,定位环的中间活动连接有烧杯,加入氢氧化钠水溶液和正硅酸乙酯的甲醇溶液,其中十六烷基三甲基溴化铵、氢氧化钠、正硅酸乙酯的质量比为75:1.8:100,搅拌均匀,将瓶口密封,搅拌反应12h,将溶液冷冻并冷冻干燥,再将干燥的产物置于马弗炉中,在480℃下煅烧3h,得到介孔二氧化硅纳米空心球;
(2)向反应瓶中加入乙腈、乙烯砜、三苯基膦,搅拌均匀,加入介孔二氧化硅纳米空心球,其中乙烯砜、三苯基膦、介孔二氧化硅纳米空心球的质量比为40:2:100,在50℃下反应3h,用乙腈洗涤干净,用氮气吹干,得到烯基化介孔二氧化硅纳米空心球;
(3)向反应瓶中加入去离子水、氢氧化钾、聚偏氟乙烯,二者的质量比为7.5:100,搅拌均匀,快速加入乙醇,搅拌反应30min,抽滤,用去离子水洗涤干净并干燥,得到含烯基的聚偏氟乙烯;
(4)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺、含烯基的聚偏氟乙烯,在70℃下搅拌均匀,在氮气氛围中,加入烯基化介孔二氧化硅纳米空心球、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁氰,其中含烯基的聚偏氟乙烯、烯基化介孔二氧化硅纳米空心球、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁氰的质量比为100:7:25:0.5,继续搅拌反应12h,得到SiO
(5)将SiO
实施例3
(1)向反应瓶中加入去离子水、甲醇、十六烷基三甲基溴化铵,置于磁力搅拌装置中搅拌均匀,磁力搅拌装置包括主体,主体底部的右侧活动连接有控制模块,主体底部的中间活动连接有电机,电机的顶部活动连接有转盘,转盘的左侧活动连接有磁铁,主体的中间活动连接有隔板,隔板的顶部活动连接有加热盘,主体的中间活动连接有定位环,定位环的中间活动连接有烧杯,加入氢氧化钠水溶液和正硅酸乙酯的甲醇溶液,其中十六烷基三甲基溴化铵、氢氧化钠、正硅酸乙酯的质量比为73:1.7:100,搅拌均匀,将瓶口密封,搅拌反应10h,将溶液冷冻并冷冻干燥,再将干燥的产物置于马弗炉中,在490℃下煅烧3h,得到介孔二氧化硅纳米空心球;
(2)向反应瓶中加入乙腈、乙烯砜、三苯基膦,搅拌均匀,加入介孔二氧化硅纳米空心球,其中乙烯砜、三苯基膦、介孔二氧化硅纳米空心球的质量比为35:1.7:100,在55℃下反应3h,用乙腈洗涤干净,用氮气吹干,得到烯基化介孔二氧化硅纳米空心球;
(3)向反应瓶中加入去离子水、氢氧化钾、聚偏氟乙烯,二者的质量比为8:100,搅拌均匀,快速加入乙醇,搅拌反应25min,抽滤,用去离子水洗涤干净并干燥,得到含烯基的聚偏氟乙烯;
(4)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺、含烯基的聚偏氟乙烯,在65℃下搅拌均匀,在氮气氛围中,加入烯基化介孔二氧化硅纳米空心球、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁氰,其中含烯基的聚偏氟乙烯、烯基化介孔二氧化硅纳米空心球、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁氰的质量比为100:6:24:0.4,继续搅拌反应10h,得到SiO
(5)将SiO
实施例4
(1)向反应瓶中加入去离子水、甲醇、十六烷基三甲基溴化铵,置于磁力搅拌装置中搅拌均匀,磁力搅拌装置包括主体,主体底部的右侧活动连接有控制模块,主体底部的中间活动连接有电机,电机的顶部活动连接有转盘,转盘的左侧活动连接有磁铁,主体的中间活动连接有隔板,隔板的顶部活动连接有加热盘,主体的中间活动连接有定位环,定位环的中间活动连接有烧杯,加入氢氧化钠水溶液和正硅酸乙酯的甲醇溶液,其中十六烷基三甲基溴化铵、氢氧化钠、正硅酸乙酯的质量比为80:2:100,搅拌均匀,将瓶口密封,搅拌反应18h,将溶液冷冻并冷冻干燥,再将干燥的产物置于马弗炉中,在500℃下煅烧4h,得到介孔二氧化硅纳米空心球;
(2)向反应瓶中加入乙腈、乙烯砜、三苯基膦,搅拌均匀,加入介孔二氧化硅纳米空心球,其中乙烯砜、三苯基膦、介孔二氧化硅纳米空心球的质量比为60:3:100,在55℃下反应4h,用乙腈洗涤干净,用氮气吹干,得到烯基化介孔二氧化硅纳米空心球;
(3)向反应瓶中加入去离子水、氢氧化钾、聚偏氟乙烯,二者的质量比为10:100,搅拌均匀,快速加入乙醇,搅拌反应40min,抽滤,用去离子水洗涤干净并干燥,得到含烯基的聚偏氟乙烯;
(4)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺、含烯基的聚偏氟乙烯,在80℃下搅拌均匀,在氮气氛围中,加入烯基化介孔二氧化硅纳米空心球、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁氰,其中含烯基的聚偏氟乙烯、烯基化介孔二氧化硅纳米空心球、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁氰的质量比为100:10:20:0.6,继续搅拌反18h,得到SiO
(5)将SiO
对比例1
(1)向反应瓶中加入去离子水、甲醇、十六烷基三甲基溴化铵,置于磁力搅拌装置中搅拌均匀,磁力搅拌装置包括主体,主体底部的右侧活动连接有控制模块,主体底部的中间活动连接有电机,电机的顶部活动连接有转盘,转盘的左侧活动连接有磁铁,主体的中间活动连接有隔板,隔板的顶部活动连接有加热盘,主体的中间活动连接有定位环,定位环的中间活动连接有烧杯,加入氢氧化钠水溶液和正硅酸乙酯的甲醇溶液,其中十六烷基三甲基溴化铵、氢氧化钠、正硅酸乙酯的质量比为60:1:100,搅拌均匀,将瓶口密封,搅拌反应12h,将溶液冷冻并冷冻干燥,再将干燥的产物置于马弗炉中,在480℃下煅烧2h,得到介孔二氧化硅纳米空心球;
(2)向反应瓶中加入乙腈、乙烯砜、三苯基膦,搅拌均匀,加入介孔二氧化硅纳米空心球,其中乙烯砜、三苯基膦、介孔二氧化硅纳米空心球的质量比为10:0.3:100,在50℃下反应4h,用乙腈洗涤干净,用氮气吹干,得到烯基化介孔二氧化硅纳米空心球;
(3)向反应瓶中加入去离子水、氢氧化钾、聚偏氟乙烯,二者的质量比为2:100,搅拌均匀,快速加入乙醇,搅拌反应40min,抽滤,用去离子水洗涤干净并干燥,得到含烯基的聚偏氟乙烯;
(4)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺、含烯基的聚偏氟乙烯,在60℃下搅拌均匀,在氮气氛围中,加入烯基化介孔二氧化硅纳米空心球、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁氰,其中含烯基的聚偏氟乙烯、烯基化介孔二氧化硅纳米空心球、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁氰的质量比为100:2:10:0.1,继续搅拌反应12h,得到SiO
(5)将SiO
使用RS-8010W型万能试验机测试实施例和对比例中得到的SiO
以实施例和对比例中得到的SiO2-聚甲基丙烯酸甲酯-聚偏氟乙烯的隔膜作为隔膜,正负极为钢片和锂片,在手套箱中组装成阻塞电池,用DH7000型电化学工作站测试其离子电导率,测试标准为GB/T 36363-2018。
使用SZ-CAMA1型接触角仪测试去离子水在实施例和对比例中得到的SiO2-聚甲基丙烯酸甲酯-聚偏氟乙烯的隔膜上的接触角,测试标准为GB/T30447-2013。
- 一种SiO2-聚甲基丙烯酸甲酯-聚偏氟乙烯的隔膜的制法
- 一种SiO2接枝亲水改性抗污聚偏氟乙烯超滤膜及制法