CN110416472A - 一种介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜及锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电池材料技术领域，尤其涉及一种介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜，包括隔膜基材以及涂覆于所述隔膜基材至少一面的介孔二氧化硅微球层，所述介孔二氧化硅微球层包括介孔二氧化硅微球、水性粘结剂、分散剂、增稠剂和水，所述介孔二氧化硅微球质量占所述介孔二氧化硅微球层总质量的30～50％。相比于现有技术，本发明的锂离子电池隔膜具有更大的电解液装载量，对电解液具有更好的浸润性。另外，本发明还提供一种含有该介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜的锂离子电池，具有良好的安全性能和循环性能。

Description

一种介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜及锂离子电池
技术领域
本发明属于电池材料技术领域，尤其涉及一种介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜及锂离子电池。
背景技术
锂离子电池作为新能源行业的新星，近年来得到了迅猛的发展。锂离子电池主要包含四大类材料：电极、电解液、隔膜和封装材料。其中，隔膜由于生产工艺技术要求较高，早期一直由美日等发达国家垄断生产。近年中国新能源行业的迅猛发展，催生了一大批中国自有的隔膜生产企业，产能和品质也日益向国际高端厂商逼近。
目前，聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等聚烯烃材料是锂离子电池隔膜的主要基体材料，但无论聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)还是其他热塑性高分子材料，在接近熔点时均会因熔化而收缩变形，给锂离子电池的安全性带来潜在隐患。若要满足未来高功率动力类锂离子电池的需求，锂离子电池隔膜需考虑进一步提升热稳定温度的限制范围。因此，在现有基体材料体系的基础上，有采用陶瓷涂层对基体材料进行涂覆的方式来改善隔膜的热稳定性能。虽然涂覆陶瓷涂层能从一定程度上改善隔膜的热稳定性，但是陶瓷涂层的吸液和保液能力不够理想，进而对电池性能的循环性能造成一定影响。
发明内容
本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜，具有更大的电解液装载量，对电解液具有更好的浸润性。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜，包括隔膜基材以及涂覆于所述隔膜基材至少一面的介孔二氧化硅微球层，所述介孔二氧化硅微球层包括介孔二氧化硅微球、水性粘结剂、分散剂、增稠剂和水，所述介孔二氧化硅微球质量占所述介孔二氧化硅微球层总质量的30～50％。需要说明的是，介孔二氧化硅微球的质量不宜过少，否则起不到改善隔膜吸液和保液的性能。
作为本发明所述的介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜的一种改进，所述介孔二氧化硅微球层的厚度为1～4μm。介孔二氧化硅微球层的厚度过小，不能很好地改善隔膜的吸液和保液性能，介孔二氧化硅微球层厚度过大，会降低整个电池体系的能量密度。
作为本发明所述的介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜的一种改进，所述介孔二氧化硅微球层的面密度为12～15g/m2。介孔二氧化硅微球层的面密度由介孔二氧化硅微球的质量以及介孔二氧化硅微球层的厚度共同决定，面密度合适，能确保隔膜具有更好的吸液和保液性能。
作为本发明所述的介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜的一种改进，所述介孔二氧化硅微球层的制备方法包括以下步骤：
先将30～50份二氧化硅介孔微球、2～10份水性粘结剂、0.3～1份分散剂、0.2～1份增稠剂和40～50份水混合，球磨，再加入3～10份水性粘结剂，继续球磨分散，得二氧化硅介孔微球浆料；
将介孔二氧化硅微球浆料均匀涂覆在隔膜基材上，然后经烘干得锂离子电池隔膜。
作为本发明所述的介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜的一种改进，所述涂覆的速度为20～50m/min，所述烘干的温度为60～80℃，所述烘干的时间为1～3min。
作为本发明所述的介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜的一种改进，所述介孔二氧化硅微球的比表面积为420～430m2/g，所述介孔二氧化硅微球的孔体积为0.2～0.25cm3/g，所述介孔二氧化硅微球的孔径为1～4nm。
作为本发明所述的介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜的一种改进，以正硅酸乙酯为硅源，以十六烷基三甲基溴化铵为结构模板剂，以PVP为分散剂，以丙酮为溶剂，用水热合成法合成所述介孔二氧化硅微球。具体地，在快速磁力搅拌下，将1.5g十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)加入到132mL丙酮、36ml去离子水、1.5gPVP以及2mol/L氢氧化钠的混合液中，再快速加入8ml正硅酸乙酯(TEOS)，继续保持缓慢的搅拌，加料完毕15min后溶液体系呈现出乳白色浑浊，在30℃条件下将反应液静置2-3h。此后，将反应液离心并超声分散清洗，重复多次后得到二氧化硅微球湿粉，再将粉末冷冻干燥处理6～8h，最后将干燥的粉末在550℃的高温炉中焙烧5h，去除CTAB模板，得到介孔二氧化硅微球。需要说明的是，本发明以丙酮取代常规的乙醇作溶剂，克服了乙醇阻碍二氧化硅凝胶形成的酯化反应。
作为本发明所述的介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜的一种改进，所述隔膜基材的孔隙率为42～52％，所述隔膜基材的孔径为0.5～1.5μm。隔膜基材的孔隙率和孔径设置合理，有利于改善隔膜的吸液和保液能力，提高隔膜对电解液的浸润性。
作为本发明所述的介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜的一种改进，所述隔膜基材为为PP微孔膜或PE微孔膜。
本发明的目的之二在于：提供一种锂离子电池，包括前文任一段所述的介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：本发明在隔膜基材的表面设置介孔二氧化硅微球层，其中的介孔二氧化硅微球比表面积、孔体积和孔径均较大，对电解液具有更强的吸收和保留能力，从而使得本发明的隔膜对电解液具有更大的装载量和更好的浸润性，即隔膜的保液和吸液能力更好。另外，由于隔膜具有更优的保液和吸液能力，采用该隔膜的锂离子电池的安全性能和循环性能也相应的得到改善。
附图说明
图1是本发明中介孔二氧化硅微球的SEM图。
图2是本发明中介孔二氧化硅微球的TEM图之一。
图3是本发明中介孔二氧化硅微球的TEM图之二。
图4是本发明中介孔二氧化硅微球的TEM图之三。
图5是本发明中实施例1、对比例1和对比例2的倍率曲线图。
图6是本发明中实施例1的循环曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和说明书附图，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不限于此。
实施例1
介孔二氧化硅微球的制备：
在快速磁力搅拌下，将1.5g十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)加入到132mL丙酮、36ml去离子水、1.5gPVP以及2mol/L氢氧化钠的混合液中，再快速加入8ml正硅酸乙酯(TEOS)，继续保持缓慢的搅拌，加料完毕15min后溶液体系呈现出乳白色浑浊，在30℃条件下将反应液静置2-3h。此后，将反应液离心并超声分散清洗，重复多次后得到二氧化硅微球湿粉，再将粉末冷冻干燥处理6～8h，最后将干燥的粉末在550℃的高温炉中焙烧5h，去除CTAB模板，得到比表面积为420～430m2/g、孔体积为0.2～0.25cm3/g、孔径为1～4nm的介孔二氧化硅微球。
隔膜的制备：
1)先将40份二氧化硅介孔微球、8份水性粘结剂、0.5份分散剂、0.5份增稠剂和45份水混合，球磨，再加入6份水性粘结剂，继续球磨分散，得二氧化硅介孔微球浆料；
2)以孔隙率为45％、孔径为0.5～1.5μm的PP微孔膜作为隔膜基材，将介孔二氧化硅微球浆料以30m/min的涂覆速度均匀涂覆在隔膜基材上，然后以70℃的温度，烘烤2min，烘干得覆有厚度为2μm、面密度为14g/m2的介孔二氧化硅微球层的锂离子电池隔膜。
正极片的制备：
将磷酸铁锂、导电剂超导碳(Super-P)、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按质量比97：1.5：1.5混合均匀制成具有一定粘度的锂离子电池正极浆料，将浆料涂布在集流体铝箔上，在85℃下烘干后进行冷压；然后进行切边、裁片、分条，分条后在真空条件下110℃烘干4小时，焊接极耳，制成锂离子电池正极片。
负极片的制备：
将石墨与导电剂超导碳(Super-P)、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)、粘结剂丁苯橡胶(SBR)按质量比96：2.0：1.0：1.0制成浆料，涂布在集流体铜箔上并在85℃下烘干，进行切边、裁片、分条，分条后在真空条件下110℃烘干4小时，焊接极耳，制成锂离子电池负极片。
锂离子电池的制备：
将上述正极片、隔膜和负极片卷绕成电芯，隔膜位于正极片和负极片之间，正极以铝极耳点焊引出，负极以镍极耳点焊引出，并且以锂片作为对电极；然后将电芯置于铝塑包装袋中，注入电解液(1mol/L的LiPF6，EC∶DMC＝1∶1)，经封装、化成、容量等工序，制成2032扣式锂离子电池。
实施例2
与实施例1不同的是：
隔膜的制备：
1)先将30份二氧化硅介孔微球、10份水性粘结剂、1份分散剂、1份增稠剂和50份水混合，球磨，再加入8份水性粘结剂，继续球磨分散，得二氧化硅介孔微球浆料；
2)以孔隙率为42％、孔径为0.5～1.5μm的PE微孔膜作为隔膜基材，将介孔二氧化硅微球浆料以20m/min的涂覆速度均匀涂覆在隔膜基材上，然后以60℃的温度，烘烤3min，烘干得覆有厚度为1μm、面密度为12g/m2的介孔二氧化硅微球层的锂离子电池隔膜。
其余同实施例1，这里不再赘述。
实施例3
与实施例1不同的是：
隔膜的制备：
1)先将50份二氧化硅介孔微球、5份水性粘结剂、0.3份分散剂、0.2份增稠剂和40份水混合，球磨，再加入4.5份水性粘结剂，继续球磨分散，得二氧化硅介孔微球浆料；
2)以孔隙率为52％、孔径为0.5～1.5μm的PE微孔膜作为隔膜基材，将介孔二氧化硅微球浆料以50m/min的涂覆速度均匀涂覆在隔膜基材上，然后以80℃的温度，烘烤1min，烘干得覆有厚度为3μm、面密度为13g/m2的介孔二氧化硅微球层的锂离子电池隔膜。
其余同实施例1，这里不再赘述。
实施例4
与实施例1不同的是：
隔膜的制备：
1)先将45份二氧化硅介孔微球、10份水性粘结剂、0.5份分散剂、0.5份增稠剂和40份水混合，球磨，再加入4份水性粘结剂，继续球磨分散，得二氧化硅介孔微球浆料；
2)以孔隙率为48％、孔径为0.5～1.5μm的PP微孔膜作为隔膜基材，将介孔二氧化硅微球浆料以45m/min的涂覆速度均匀涂覆在隔膜基材上，然后以75℃的温度，烘烤1min，烘干得覆有厚度为2μm、面密度为12g/m2的介孔二氧化硅微球层的锂离子电池隔膜。
其余同实施例1，这里不再赘述。
实施例5
与实施例1不同的是：
隔膜的制备：
1)先将42份二氧化硅介孔微球、5.5份水性粘结剂、1份分散剂、0.5份增稠剂和45份水混合，球磨，再加入6份水性粘结剂，继续球磨分散，得二氧化硅介孔微球浆料；
2)以孔隙率为50％、孔径为0.5～1.5μm的PP微孔膜作为隔膜基材，将介孔二氧化硅微球浆料以35m/min的涂覆速度均匀涂覆在隔膜基材上，然后以60℃的温度，烘烤3min，烘干得覆有厚度为4μm、面密度为15g/m2的介孔二氧化硅微球层的锂离子电池隔膜。
其余同实施例1，这里不再赘述。
对比例1
隔膜的制备：
以孔隙率为45％、孔径为0.5～1.5μm的PP微孔膜作为隔膜。
正极片的制备：
将磷酸铁锂、导电剂超导碳(Super-P)、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按质量比97：1.5：1.5混合均匀制成具有一定粘度的锂离子电池正极浆料，将浆料涂布在集流体铝箔上，在85℃下烘干后进行冷压；然后进行切边、裁片、分条，分条后在真空条件下110℃烘干4小时，焊接极耳，制成锂离子电池正极片。
负极片的制备：
将石墨与导电剂超导碳(Super-P)、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)、粘结剂丁苯橡胶(SBR)按质量比96：2.0：1.0：1.0制成浆料，涂布在集流体铜箔上并在85℃下烘干，进行切边、裁片、分条，分条后在真空条件下110℃烘干4小时，焊接极耳，制成锂离子电池负极片。
锂离子电池的制备：
将上述正极片、隔膜和负极片卷绕成电芯，隔膜位于正极片和负极片之间，正极以铝极耳点焊引出，负极以镍极耳点焊引出，并且以锂片作为对电极；然后将电芯置于铝塑包装袋中，注入电解液(1mol/L的LiPF6，EC∶DMC＝1∶1)，经封装、化成、容量等工序，制成锂离子电池。
对比例2
隔膜的制备：
1)先将40份陶瓷颗粒、8份水性粘结剂、0.5份分散剂、0.5份增稠剂和45份水混合，球磨，再加入6份水性粘结剂，继续球磨分散，得陶瓷浆料；
2)以孔隙率为45％、孔径为0.5～1.5μm的PP微孔膜作为隔膜基材，将陶瓷浆料以30m/min的涂覆速度均匀涂覆在隔膜基材上，然后以70℃的温度，烘烤2min，烘干得覆有厚度为2μm、面密度为14g/m2的陶瓷层的锂离子电池隔膜。
正极片的制备：
将磷酸铁锂、导电剂超导碳(Super-P)、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按质量比97：1.5：1.5混合均匀制成具有一定粘度的锂离子电池正极浆料，将浆料涂布在集流体铝箔上，在85℃下烘干后进行冷压；然后进行切边、裁片、分条，分条后在真空条件下110℃烘干4小时，焊接极耳，制成锂离子电池正极片。
负极片的制备：
将石墨与导电剂超导碳(Super-P)、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)、粘结剂丁苯橡胶(SBR)按质量比96：2.0：1.0：1.0制成浆料，涂布在集流体铜箔上并在85℃下烘干，进行切边、裁片、分条，分条后在真空条件下110℃烘干4小时，焊接极耳，制成锂离子电池负极片。
锂离子电池的制备：
将上述正极片、隔膜和负极片卷绕成电芯，隔膜位于正极片和负极片之间，正极以铝极耳点焊引出，负极以镍极耳点焊引出，并且以锂片作为对电极；然后将电芯置于铝塑包装袋中，注入电解液(1mol/L的LiPF6，EC∶DMC＝1∶1)，经封装、化成、容量等工序，制成锂离子电池。
性能测试
1)将本发明中制得的介孔二氧化硅微球置于扫描电子显微镜下进行观察，得到如图1所示的SEM图。
2)将本发明中制得的介孔二氧化硅微球置于透射电子显微镜下进行观察，得到如图2～4所示的TEM图。
3)采用接触角测定仪测量电解液LiPF6分别与实施例1和对比例1中隔膜之间的接触角和吸液率。
4)分别对实施例1和对比例1～2的电池进行倍率性能测试，具体如图4所示。
5)测定实施例1制得的电池在2C下循环200次的循环性能，具体如图5所示。
测试结果分析
1)由图1的SEM图和图2～4的TEM图可以观察到，介孔二氧化硅是球形，介孔二氧化硅微球的比表面积420～430m2/g，孔体积0.2～0.25cm3/g，孔径为2nm左右，相比于传统的陶瓷材料，其比表面积、孔体积和孔径都具有更大的优势，从而使得介孔二氧化硅微球具有更好的吸液和保液能力。
2)测试结果表明：电解液在PP隔膜表面的接触角为40.032°，在PP/介孔二氧化硅微球复合隔膜的接触角均趋近于0°，PP隔膜吸液率为120％，PP/介孔二氧化硅微球复合隔膜吸液率为211％，说明PP/介孔二氧化硅微球复合隔膜保液能力比PP隔膜要好，介孔二氧化硅微球更利于电解液的吸收和保留。这是因为，PP隔膜的表面功能基团较少，表面能较低，电解液滴在其表面的铺展相对较；而介孔二氧化硅微球具有发达的孔道结构，同时表面含有丰富的羟基，独特的结构和表面性质加速了电解液在其表面的铺展，几乎瞬间液滴消失。
3)由图4可以看出，在0.5C～5C的倍率下，PP隔膜、PP/陶瓷复合隔膜、PP/介孔二氧化硅微球复合隔膜的放电比容量差别不大；随着放电速率的增加，PP隔膜、PP/介孔二氧化硅微球复合隔膜的放电比容量下降，在5C下，容量下降至120mAh/g，在8C时，PP隔膜，PP/介孔二氧化硅微球复合隔膜容量衰减加快。另外，PP/陶瓷复合隔膜与PP/介孔二氧化硅微球复合隔膜对比，PP/介孔二氧化硅微球复合隔膜在0.5C～8C时容量衰减好于为PP/陶瓷复合隔膜，表明PP/介孔二氧化硅微球复合隔膜可以更好的提高倍率性能，介孔二氧化硅微球能更好的提高离子导电能力。
5)由图5可以看出，在2C下，对PP/介孔二氧化硅复合隔膜进一步进行200次循环性能测试，随着循环的进行，PP/介孔二氧化硅微球复合隔膜的电池容量不断衰减，经200次循环PP/介孔二氧化硅微球复合隔膜的电池容量下降至100mAh/g，容量保持率较高，表明介孔二氧化硅微球与电解液有良好的浸润性，有利于电解液的吸收和保持，保持锂离子电池的循环稳定性。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜，其特征在于：包括隔膜基材以及涂覆于所述隔膜基材至少一面的介孔二氧化硅微球层，所述介孔二氧化硅微球层包括介孔二氧化硅微球、水性粘结剂、分散剂、增稠剂和水，所述介孔二氧化硅微球质量占所述介孔二氧化硅微球层总质量的30～50％。
2.根据权利要求1所述的介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜，其特征在于：所述介孔二氧化硅微球层的厚度为1～4μm。
3.根据权利要求1所述的介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜，其特征在于：所述介孔二氧化硅微球层的面密度为12～15g/m2。
4.根据权利要求1所述的介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜，其特征在于，所述介孔二氧化硅微球层的制备方法包括以下步骤：
先将30～50份二氧化硅介孔微球、2～10份水性粘结剂、0.3～1份分散剂、0.2～1份增稠剂和40～50份水混合，球磨，再加入3～10份水性粘结剂，继续球磨分散，得二氧化硅介孔微球浆料；
将介孔二氧化硅微球浆料均匀涂覆在隔膜基材上，然后经烘干得锂离子电池隔膜。
5.根据权利要求4所述的介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜，其特征在于：所述涂覆的速度为20～50m/min，所述烘干的温度为60～80℃，所述烘干的时间为1～3min。
6.根据权利要求1所述的介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜，其特征在于：所述介孔二氧化硅微球的比表面积为420～430m2/g，所述介孔二氧化硅微球的孔体积为0.2～0.25cm3/g，所述介孔二氧化硅微球的孔径为1～4nm。
7.根据权利要求1所述的介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜，其特征在于：以正硅酸乙酯为硅源，以十六烷基三甲基溴化铵为结构模板剂，以PVP为分散剂，以丙酮为溶剂，用水热合成法合成所述介孔二氧化硅微球。
8.根据权利要求1所述的介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜，其特征在于：所述隔膜基材的孔隙率为42～52％，所述隔膜基材的孔径为0.5～1.5μm。
9.根据权利要求1所述的介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜，其特征在于：所述隔膜基材为为PP微孔膜或PE微孔膜。
10.一种锂离子电池，其特征在于：包括权利要求1～9任一项所述的介孔二氧化硅微球锂离子电池隔膜。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111019409A (zh) * 2019-12-20 2020-04-17 江苏厚生新能源科技有限公司 高润湿长循环的氧化铝陶瓷浆料及制备方法、锂电池隔膜
CN111048724A (zh) * 2019-12-27 2020-04-21 武汉中兴创新材料技术有限公司 一种涂层隔膜和涂布浆料
CN111244361A (zh) * 2020-01-14 2020-06-05 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种改性聚烯烃隔膜及其制备方法和应用
CN112406062A (zh) * 2020-10-26 2021-02-26 广东安德力新材料有限公司 一种增强粘结性能的聚丙烯膜层的制备方法
CN112787036A (zh) * 2021-01-26 2021-05-11 复旦大学 一种锂离子电池用介孔二氧化硅空心球涂层及其制备方法
CN114447521A (zh) * 2022-01-26 2022-05-06 河北金力新能源科技股份有限公司 可提高电池容量的陶瓷涂层电池隔膜及其制备方法
CN115241598A (zh) * 2021-04-23 2022-10-25 四川大学 一种涂层复合隔膜及制备方法
CN115441123A (zh) * 2022-10-14 2022-12-06 贺州学院 一种高吸液率、高阻燃的电池隔膜及制备方法
CN115483501A (zh) * 2022-11-01 2022-12-16 上海电气国轩新能源科技(南通)有限公司 一种钠离子电池隔膜制备方法及钠离子电池

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102674379A (zh) * 2012-05-22 2012-09-19 天津大学 中空介孔二氧化硅纳米粒子及制备方法
CN103972445A (zh) * 2013-01-28 2014-08-06 海洋王照明科技股份有限公司 电化学电源隔膜及其制备方法、电化学电池或电容器
CN105406005A (zh) * 2014-08-29 2016-03-16 上海交通大学 有机/无机复合聚合物隔膜及其制备方法
CN105514328A (zh) * 2016-01-13 2016-04-20 浙江天能能源科技有限公司 一种锂离子电池用陶瓷隔膜及其制备方法
CN106450116A (zh) * 2016-09-27 2017-02-22 郑州大学 新型锂离子电池用疏水性二氧化硅气凝胶复合隔膜
CN108336279A (zh) * 2017-12-29 2018-07-27 武汉中兴创新材料技术有限公司 一种纳米粒子涂覆的锂离子电池隔膜及其制备方法
CN109155382A (zh) * 2016-04-08 2019-01-04 达拉米克有限责任公司 用于增强型富液式电池的改进的隔板、电池及相关方法
CN109524594A (zh) * 2018-10-24 2019-03-26 东莞理工学院 一种介孔二氧化硅改性无纺布隔膜及锂硫电池中的应用

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102674379A (zh) * 2012-05-22 2012-09-19 天津大学 中空介孔二氧化硅纳米粒子及制备方法
CN103972445A (zh) * 2013-01-28 2014-08-06 海洋王照明科技股份有限公司 电化学电源隔膜及其制备方法、电化学电池或电容器
CN105406005A (zh) * 2014-08-29 2016-03-16 上海交通大学 有机/无机复合聚合物隔膜及其制备方法
CN105514328A (zh) * 2016-01-13 2016-04-20 浙江天能能源科技有限公司 一种锂离子电池用陶瓷隔膜及其制备方法
CN109155382A (zh) * 2016-04-08 2019-01-04 达拉米克有限责任公司 用于增强型富液式电池的改进的隔板、电池及相关方法
CN106450116A (zh) * 2016-09-27 2017-02-22 郑州大学 新型锂离子电池用疏水性二氧化硅气凝胶复合隔膜
CN108336279A (zh) * 2017-12-29 2018-07-27 武汉中兴创新材料技术有限公司 一种纳米粒子涂覆的锂离子电池隔膜及其制备方法
CN109524594A (zh) * 2018-10-24 2019-03-26 东莞理工学院 一种介孔二氧化硅改性无纺布隔膜及锂硫电池中的应用

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JINCHANG ZHANG等: "Facile synthesis of mesoporous silica nanoparticles with controlled morphologies using water–acetone media", 《SOLID STATE SCIENCES》 *
江勇: "1.3 中空介孔纳米SiO2的制备", 《新乡学院学报》 *
王金良主编，胡信国、徐保伯副主编: "《中国电池工业20年[M]》", 30 June 2009 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111019409A (zh) * 2019-12-20 2020-04-17 江苏厚生新能源科技有限公司 高润湿长循环的氧化铝陶瓷浆料及制备方法、锂电池隔膜
WO2021120858A1 (zh) * 2019-12-20 2021-06-24 江苏厚生新能源科技有限公司 高润湿长循环的氧化铝陶瓷浆料及制备方法、锂电池隔膜
CN111048724A (zh) * 2019-12-27 2020-04-21 武汉中兴创新材料技术有限公司 一种涂层隔膜和涂布浆料
CN111244361A (zh) * 2020-01-14 2020-06-05 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种改性聚烯烃隔膜及其制备方法和应用
CN112406062A (zh) * 2020-10-26 2021-02-26 广东安德力新材料有限公司 一种增强粘结性能的聚丙烯膜层的制备方法
CN112787036A (zh) * 2021-01-26 2021-05-11 复旦大学 一种锂离子电池用介孔二氧化硅空心球涂层及其制备方法
CN115241598A (zh) * 2021-04-23 2022-10-25 四川大学 一种涂层复合隔膜及制备方法
CN114447521A (zh) * 2022-01-26 2022-05-06 河北金力新能源科技股份有限公司 可提高电池容量的陶瓷涂层电池隔膜及其制备方法
CN115441123A (zh) * 2022-10-14 2022-12-06 贺州学院 一种高吸液率、高阻燃的电池隔膜及制备方法
CN115441123B (zh) * 2022-10-14 2024-03-08 贺州学院 一种高吸液率、高阻燃的电池隔膜及制备方法
CN115483501A (zh) * 2022-11-01 2022-12-16 上海电气国轩新能源科技(南通)有限公司 一种钠离子电池隔膜制备方法及钠离子电池

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