CN114335884B - 一种利用生物膜制备锂离子电池隔膜材料的方法 - Google Patents
一种利用生物膜制备锂离子电池隔膜材料的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114335884B CN114335884B CN202111516609.0A CN202111516609A CN114335884B CN 114335884 B CN114335884 B CN 114335884B CN 202111516609 A CN202111516609 A CN 202111516609A CN 114335884 B CN114335884 B CN 114335884B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stirring
- mixing
- eggshell
- powder
- lithium ion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 45
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 27
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 210000003278 egg shell Anatomy 0.000 claims abstract description 56
- 102000002322 Egg Proteins Human genes 0.000 claims abstract description 46
- 108010000912 Egg Proteins Proteins 0.000 claims abstract description 46
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 46
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 27
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 16
- SMZOGRDCAXLAAR-UHFFFAOYSA-N aluminium isopropoxide Chemical compound [Al+3].CC(C)[O-].CC(C)[O-].CC(C)[O-] SMZOGRDCAXLAAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims abstract description 15
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims abstract description 13
- KWLMIXQRALPRBC-UHFFFAOYSA-L hectorite Chemical compound [Li+].[OH-].[OH-].[Na+].[Mg+2].O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O[Si]([O-])(O1)O[Si]1([O-])O2 KWLMIXQRALPRBC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 13
- 229910000271 hectorite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 18
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 13
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 10
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 10
- JZKFHQMONDVVNF-UHFFFAOYSA-N dodecyl sulfate;tris(2-hydroxyethyl)azanium Chemical compound OCCN(CCO)CCO.CCCCCCCCCCCCOS(O)(=O)=O JZKFHQMONDVVNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 claims description 8
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 claims description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 6
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 3
- LIFHMKCDDVTICL-UHFFFAOYSA-N 6-(chloromethyl)phenanthridine Chemical compound C1=CC=C2C(CCl)=NC3=CC=CC=C3C2=C1 LIFHMKCDDVTICL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 abstract 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 12
- 229940012466 egg shell membrane Drugs 0.000 description 10
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 8
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 7
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 6
- 238000000643 oven drying Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 3
- QBKSIHCSDPPLJI-UHFFFAOYSA-N 2-[bis(2-hydroxyethyl)amino]tetradecan-1-ol;sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O.CCCCCCCCCCCCC(CO)N(CCO)CCO QBKSIHCSDPPLJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 Polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000034240 fibrous proteins Human genes 0.000 description 2
- 108091005899 fibrous proteins Proteins 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 2
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 2
- DQJCDTNMLBYVAY-ZXXIYAEKSA-N (2S,5R,10R,13R)-16-{[(2R,3S,4R,5R)-3-{[(2S,3R,4R,5S,6R)-3-acetamido-4,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]oxy}-5-(ethylamino)-6-hydroxy-2-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy}-5-(4-aminobutyl)-10-carbamoyl-2,13-dimethyl-4,7,12,15-tetraoxo-3,6,11,14-tetraazaheptadecan-1-oic acid Chemical compound NCCCC[C@H](C(=O)N[C@@H](C)C(O)=O)NC(=O)CC[C@H](C(N)=O)NC(=O)[C@@H](C)NC(=O)C(C)O[C@@H]1[C@@H](NCC)C(O)O[C@H](CO)[C@H]1O[C@H]1[C@H](NC(C)=O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 DQJCDTNMLBYVAY-ZXXIYAEKSA-N 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000002068 Glycopeptides Human genes 0.000 description 1
- 108010015899 Glycopeptides Proteins 0.000 description 1
- 102000003886 Glycoproteins Human genes 0.000 description 1
- 108090000288 Glycoproteins Proteins 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 230000021523 carboxylation Effects 0.000 description 1
- 238000006473 carboxylation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229940021013 electrolyte solution Drugs 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N lithium oxide Chemical compound [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- GVALZJMUIHGIMD-UHFFFAOYSA-H magnesium phosphate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O GVALZJMUIHGIMD-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 239000004137 magnesium phosphate Substances 0.000 description 1
- 229960002261 magnesium phosphate Drugs 0.000 description 1
- 229910000157 magnesium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010994 magnesium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 1
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 1
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 210000000998 shell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Cell Separators (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Primary Cells (AREA)
Abstract
本发明公开了公开了一种利用生物膜制备锂离子电池隔膜材料的方法，涉及电池材料技术领域，包括：将带有鸡蛋膜的蛋壳烘干粉碎过筛；将蛋壳粉与锂基蒙脱石粉、异丙醇铝与水混合成糊状；与正硅酸乙酯搅拌混匀后，再加入到乙醇中，搅拌加热回流，抽干；将凝胶材料与氮化硼粉末和水混合，搅拌后与羧甲基纤维素钠水溶液混合，加入聚丙烯酰胺凝胶剂，搅拌后再加入十二烷基硫酸三乙醇胺，匀速机械搅拌，注入模具中锡箔纸上成膜；干燥，冷却即得。本发明的有益效果是所得电池隔膜材料的厚度薄，热收缩率小，透气率和氧指数高，安全性能好，而且吸液量较高，利于锂离子的扩散，离子电导率高，具有可以调节电荷的性质。
Description
技术领域
本发明涉及新能源电池材料技术领域，具体涉及利用一种利用生物膜(蛋壳及其膜)制备锂离子电池隔膜材料的方法。
背景技术
由于锂离子具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、无记忆效应等优点，因此在“3C”(portable computer，communication and consumer electronics)市场，电动汽车和航空航天及军事等领域已经得到广泛的应用。在锂离子电池正极与负极之间有隔膜材料，其主要作用是隔离正、负极并使电池内的电子不能自由穿过；能够让离子(电解质液中)在正负极间自由通过。目前通常采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜，然而这类材料存在对电解质亲和性较差和破膜温度低的缺点。因此有研究者利用陶瓷颗粒(如Al2O3、SiO2)与聚合物粘结剂结合后涂覆在聚烯烃膜或无纺布膜表面制成复合隔膜，以提高隔膜的热稳定性，电解液润湿性，进而提高锂离子电池的安全性能。
中国专利CN 107732106 A公开了一种电池隔膜浆料、电池隔膜以及锂离子电池及各自的制备方法，电池隔膜浆料制备包括如下步骤：将芳纶溶解于酸性溶液中，以对所述芳纶进行羧酸化处理；将羧酸化的所述芳纶加入到第一溶剂中，进行稀释溶解，以得到第一混合溶液；将填充剂加入到第二溶剂中，以得到第二混合溶液；将所述第一混合溶液与所述第二混合溶液混合，以得到溶解有芳纶的电池隔膜浆料。通过上述技术方案，该发明提供的电池隔膜浆料及其制备方法可以有效的溶解芳纶，解决了现有技术中芳纶难以溶解的问题，从而为将其制备成电池隔膜提供了条件；由于其制备过程中合理有效地溶解了芳纶，从而有良好的透气性和热收缩性。
中国专利CN 108682773 A公开了一种锂电池隔膜。将异丙醇铝、锂基蒙脱石脱水预处理后与液体物料逐步预混合，并与聚烯烃树脂挤出，经铸片、拉伸、萃取、干燥等步骤后，得到锂电池隔膜。
中国专利CN 111029513A A公开了一种新能源电池隔膜材料的制备方法，包括以下步骤：制备莫来石粉末；制备复合多孔陶瓷组分；依次将氧化锂、复合多孔陶瓷组分，悬浮稳定剂加入到PVA水溶液中，搅拌均匀后转移至静电纺丝仪上，在静电压15kV，板间距20cm条件下纺丝，在锡销纸上成膜，将得到的膜体放在干燥箱中80-90℃干燥15-20h，再放入马弗炉中，升温至600-650℃，保温3-5h后自然冷却到室温即可得到成品。
但是由于这类材料的力学性能较差、制备工艺较复杂或常温导电性差难于实用化，且胶体聚合物电解质在本质上是热力学不稳定体系，在敞开的环境中或长时间保存，溶剂会出现渗出表面的现象，从而导致电导率下降。因此胶体聚合物电解质完全取代聚合物膜还有许多问题需要解决。
我国有丰富的蛋壳资源，然而大多数的蛋壳资源被当做废弃物处理掉造成了大量的资源浪费。蛋壳是一种完全高度结合的生物钙，由无机物和有机蛋白质组合而成，其均含量为93％的碳酸钙、1％的碳酸镁、3.2％的磷酸钙和磷酸镁无机物以及2.8％的有机物，有机基质主要包括糖蛋白和糖肽。蛋壳的结构从内向外分为壳膜层、锥体层、柱状层、表层。在锥体之间、锥体上和锥核孔都分布有气孔。蛋壳上的气孔为1000～12000个，孔径为4～40μm。蛋壳的高含量碳酸钙有很强的吸附溶液的能力，气孔则有利于小分子的流动。蛋壳膜具由纤维状蛋白构成，具有复杂网络状结构，因而表面积大，从而能表现出良好的吸附性能。蛋壳膜含有氨基(-NH)和酰胺(-CO-NH2)基团，这些基团使得蛋壳膜表面在不同的pH条件下可以带正电或负电荷。目前国内外对蛋壳的研究中，有一部分人将目光瞄向了蛋壳及蛋壳膜的吸附性质，并期待其能在废水处理的应用上有理想效果，用在制备膜材料领域还比较少见。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明提供了一种利用生物膜制备锂离子电池隔膜的方法。
本发明的技术解决方案如下：
一种利用生物膜制备锂离子电池隔膜材料的方法，包括以下步骤：
(1)将带有鸡蛋膜的蛋壳烘干，粉碎，过筛。
(2)将过筛后的蛋壳粉与锂基蒙脱石粉、异丙醇铝与水混合成糊状物；
(3)将步骤(2)得到的糊状物与正硅酸乙酯搅拌混匀后，再加入到乙醇中，搅拌加热回流，抽干，得到凝胶材料；
(4)将步骤(3)得到的凝胶材料与氮化硼粉末和水混合，搅拌一定时间后与羧甲基纤维素钠水溶液混合，加入聚丙烯酰胺凝胶剂，搅拌一定时间后再加入十二烷基硫酸三乙醇胺，继续匀速机械搅拌，注入模具中锡箔纸上成膜；将得到的膜体放在干燥箱中干燥，冷却到室温即可得到成品。
本发明的一种具体实施方式，所述步骤(1)中，将带有鸡蛋膜的蛋壳于90～100℃烘箱中烘干，取出自然冷却，利用破碎机进行粉碎，用100目筛子过筛。
本发明的一种具体实施方式，所述步骤(2)中，将450～550g过筛蛋壳粉与150～250g锂基蒙脱石粉、80～120g异丙醇铝与80～120g去离子水混合成糊状物。
本发明的一种具体实施方式，所述步骤(3)中，将步骤(2)得到的糊状物与80～100g的正硅酸乙酯搅拌混匀后，再加入到1000ml乙醇中，搅拌加热回流9～11h。
本发明的一种具体实施方式，所述步骤(4)中，将步骤(3)得到的凝胶材料与45～55g的氮化硼粉末和100g水混合，搅拌1.5～2.5小时后与45～55g羧甲基纤维素钠水溶液混合。
本发明的一种具体实施方式，所述步骤(4)中，加入70～90g聚丙烯酰胺凝胶剂，以1000～1200r/min机械搅拌30～50min后再加入45～55g十二烷基硫酸三乙醇胺，匀速机械搅拌15～25min后，注入模具中锡箔纸上成膜，将得到的膜体放在干燥箱中100～110℃干燥15～20h，自然冷却到室温即可得到成品。
本发明至少具有以下有益效果之一：
本发明以废弃的蛋壳为原料，由于蛋壳含有大量的碳酸钙等无机物以及少量的有机物，蛋壳的结构中有很多气孔，蛋壳的高含量碳酸钙具有很强的吸附溶液的能力，气孔有利于小分子的流动，并且蛋壳膜由复杂网络状结构纤维状蛋白构成，表面积大，从而能表现出良好的吸附性能，蛋壳膜含有氨基和酰胺基团具有良好的亲水性和在不同的pH条件下调节膜所带电荷。因此，本发明利用蛋壳及蛋壳膜为原料制备锂离子电池隔膜，不仅所得膜材料的厚度薄，热收缩率小，透气率和氧指数高，安全性能好，而且吸液量较高，利于锂离子的扩散，离子电导率高，具有可以调节电荷的性质；而且能够实现资源循环利用，以避免大多数的蛋壳资源被当做废弃物处理掉造成了大量的资源浪费。
具体实施方式
一种利用生物膜制备锂离子电池隔膜的方法，包括以下步骤：
(1)称取带有鸡蛋膜的蛋壳，将蛋壳和蛋壳膜于90～100℃烘箱中烘干后，取出，自然冷却。利用破碎机将蛋壳及膜粉碎，用100目筛子过筛后，粗颗粒继续破碎，继续用100目筛子过筛，弃去粗颗粒。
(2)称取450～550g过筛蛋壳粉与150～250g锂基蒙脱石粉、80～120g异丙醇铝与80～120g去离子水混合成糊状物。优选地，称取480～520g过筛蛋壳粉与180～220g锂基蒙脱石粉、90～110g异丙醇铝与90～110g去离子水混合成糊状物。更优选地，将500g过筛蛋壳粉与200g锂基蒙脱石粉、100g异丙醇铝与100g去离子水混合成糊状物。
(3)然后将步骤(2)得到的糊状物与80～100g的正硅酸乙酯搅拌混匀后，再加入到1000ml乙醇中，搅拌加热回流9～11h，抽干，得到凝胶材料。优选地，将步骤(2)得到的糊状物与85～95g的正硅酸乙酯搅拌混匀后，再加入到1000ml乙醇中，搅拌加热回流9.5～10.5h；更优选地，将步骤(2)得到的糊状物与90g的正硅酸乙酯搅拌混匀后，再加入到1000ml乙醇中，搅拌加热回流10h。
(4)将凝胶材料与45～55g的氮化硼粉末和100g水混合，搅拌1.5～2.5小时后与45～55g羧甲基纤维素钠水溶液混合，加入70～90g聚丙烯酰胺凝胶剂，以1000～1200r/min机械搅拌30～50min后再加入45～55g十二烷基硫酸三乙醇胺，匀速机械搅拌15～25min后，注入模具中锡箔纸上成膜。将得到的膜体放在干燥箱中100～110℃干燥15～20h，自然冷却到室温即可得到成品。优选地，将凝胶材料与48～52g的氮化硼粉末和100g水混合，搅拌1.5～2.5小时后与48～52g羧甲基纤维素钠水溶液混合，加入75～85g聚丙烯酰胺凝胶剂，以1000～1200r/min机械搅拌35～45min后再加入48～52g十二烷基硫酸三乙醇胺，匀速机械搅拌18～22min后，注入模具中锡箔纸上成膜。将得到的膜体放在干燥箱中102～108℃干燥15～20h。更优选地，将凝胶材料与50g的氮化硼粉末和100g水混合，搅拌2小时后与50g羧甲基纤维素钠水溶液混合，加入80g聚丙烯酰胺凝胶剂，以1000～1200r/min机械搅拌40min后再加入50g十二烷基硫酸三乙醇胺，匀速机械搅拌20min后，注入模具中锡箔纸上成膜，将得到的膜体放在干燥箱中105℃干燥18h。
下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。
实施例1
一种生物膜制备锂离子电池隔膜的方法，具体如下：
(1)称取带有鸡蛋膜的蛋壳1000g，置于95℃烘箱中烘4小时，取出，自然冷却。利用破碎机将蛋壳及膜粉碎，用100目筛子过筛后，粗颗粒继续破碎，过筛，弃去粗颗粒。
(2)称取500g过筛蛋壳粉与200g锂基蒙脱石粉、100g异丙醇铝与100g去离子水混合成糊状物。
(3)然后与90g的正硅酸乙酯搅拌混匀后，再加入到1000ml乙醇中，搅拌加热回流10h，抽干得凝胶材料。
(4)将凝胶材料与50g的氮化硼粉末和100g水混合，搅拌2小时后与50g质量分数5％的羧甲基纤维素钠水溶液混合，加入80g聚丙烯酰胺凝胶剂，以1100r/min机械搅拌40min后再加50g入十二烷基硫酸三乙醇胺，匀速机械搅拌20min后，注入模具中锡箔纸上成膜。将得到的膜体放在干燥箱中105℃干燥18h，自然冷却到室温即可得到成品。
实施例2
一种利用生物膜制备锂离子电池隔膜的方法，具体如下：
(1)称取带有鸡蛋膜的蛋壳，将蛋壳和蛋壳膜于90℃烘箱中烘干后，取出，自然冷却。利用破碎机将蛋壳及膜粉碎，用100目筛子过筛后，粗颗粒继续破碎，继续用100目筛子过筛，弃去粗颗粒。
(2)称取450g过筛蛋壳粉与150g锂基蒙脱石粉、80g异丙醇铝与80g去离子水混合成糊状物。
(3)然后将步骤(2)得到的糊状物与80g的正硅酸乙酯搅拌混匀后，再加入到1000ml乙醇中，搅拌加热回流9h，抽干，得到凝胶材料。
(4)将凝胶材料与45g的氮化硼粉末和100g水混合，搅拌1.5小时后与45g质量分数5％的羧甲基纤维素钠水溶液混合，加入70g聚丙烯酰胺凝胶剂，以1000r/min机械搅拌50min后再加入45g十二烷基硫酸三乙醇胺，匀速机械搅拌15min后，注入模具中锡箔纸上成膜。将得到的膜体放在干燥箱中100℃干燥20h，自然冷却到室温即可得到成品。
实施例3
一种利用生物膜制备锂离子电池隔膜的方法，包括以下步骤：
(1)称取带有鸡蛋膜的蛋壳，将蛋壳和蛋壳膜于90℃烘箱中烘干后，取出，自然冷却。利用破碎机将蛋壳及膜粉碎，用100目筛子过筛后，粗颗粒继续破碎，继续用100目筛子过筛，弃去粗颗粒。
(2)称取480g过筛蛋壳粉与180g锂基蒙脱石粉、90g异丙醇铝与90g去离子水混合成糊状物。
(3)然后将步骤(2)得到的糊状物与90g的正硅酸乙酯搅拌混匀后，再加入到1000ml乙醇中，搅拌加热回流9.5h，抽干，得到凝胶材料。
(4)将凝胶材料与48g的氮化硼粉末和100g水混合，搅拌1.8小时后与48g质量分数5％的羧甲基纤维素钠水溶液混合，加入75g聚丙烯酰胺凝胶剂，以1000r/min机械搅拌50min后再加入48g十二烷基硫酸三乙醇胺，匀速机械搅拌18min后，注入模具中锡箔纸上成膜。将得到的膜体放在干燥箱中105℃干燥17h，自然冷却到室温即可得到成品。
实施例4
一种利用生物膜制备锂离子电池隔膜的方法，包括以下步骤：
(1)称取带有鸡蛋膜的蛋壳，将蛋壳和蛋壳膜于95℃烘箱中烘干后，取出，自然冷却。利用破碎机将蛋壳及膜粉碎，用100目筛子过筛后，粗颗粒继续破碎，继续用100目筛子过筛，弃去粗颗粒。
(2)称取520g过筛蛋壳粉与220g锂基蒙脱石粉、110g异丙醇铝与110g去离子水混合成糊状物。
(3)然后将步骤(2)得到的糊状物与95g的正硅酸乙酯搅拌混匀后，再加入到1000ml乙醇中，搅拌加热回流10.5h，抽干，得到凝胶材料。
(4)将凝胶材料与52g的氮化硼粉末和100g水混合，搅拌2.2小时后与52g质量分数5％的羧甲基纤维素钠水溶液混合，加入85g聚丙烯酰胺凝胶剂，以1200r/min机械搅拌40min后再加入50g十二烷基硫酸三乙醇胺，匀速机械搅拌20min后，注入模具中锡箔纸上成膜。将得到的膜体放在干燥箱中1005℃干燥20h，自然冷却到室温即可得到成品。
实施例5
一种利用生物膜制备锂离子电池隔膜的方法，包括以下步骤：
(1)称取带有鸡蛋膜的蛋壳，将蛋壳和蛋壳膜于100℃烘箱中烘干后，取出，自然冷却。利用破碎机将蛋壳及膜粉碎，用100目筛子过筛后，粗颗粒继续破碎，继续用100目筛子过筛，弃去粗颗粒。
(2)称取550g过筛蛋壳粉与250g锂基蒙脱石粉、120g异丙醇铝与120g去离子水混合成糊状物，置于110℃烘箱中2小时。
(3)然后将步骤(2)得到的糊状物与100g的正硅酸乙酯搅拌混匀后，再加入到1000ml乙醇中，搅拌加热回流11h，抽干，得到凝胶材料。
(4)将凝胶材料与55g的氮化硼粉末和100g水混合，搅拌2.5小时后与55g质量分数5％的羧甲基纤维素钠水溶液混合，加入90g聚丙烯酰胺凝胶剂，以1200r/min机械搅拌50min后再加入55g十二烷基硫酸三乙醇胺，匀速机械搅拌25min后，注入模具中锡箔纸上成膜。将得到的膜体放在干燥箱中110℃干燥20h，自然冷却到室温即可得到成品。
测试
对实施例1～5以生物膜(蛋壳及其膜)为原料制备的离子电池隔膜的性能进行测试，具体测试方法如下：
(1)热收缩率测试方法：调节烘箱温度，恒温至100℃，迅速放入试样并开始计时，采用平放法，保持一小时后取出，测量长度，精确到小数点后两位。
(2)透气率：将干燥的试样样品放入样品室，旋紧上下夹具以保证样品室的密封，将样品室装在多孔材料性能检测仪上，启动仪器，调节压力旋钮使压力差达到一定值，通过数显表观察压力差及流量的变化，记录压差稳定时对应的流量值。随着压差不断下降，记录不同压差下对应的流量值5～10组。重复实验至少三次，记录与第一组相同压差下对应的流量值，取平均值，代入K气＝Q/(ΔP×A)，拟合出一条P与Q和比值的曲线，斜率即为透气率。
(3)氧指数测试方法：仪器KS-653BH氧指数测定仪。试样顶端比燃烧筒顶矮100mm，将试样垂直地装在试样夹上与燃烧筒中心线相重合，根据经验估计氧浓度25％，从燃烧筒底部以(40±10)mL/s通人混合氧、氮气体，用点火器从上端点燃试样，改变混气中的氧浓度，直至火焰前沿恰好达到试样的标线或燃烧时间达到180s为止。由此氧浓度计算材料的氧指数。
(4)吸液量测试方法：极片1水平放桌面，在距尾部h1及h2(h1<h2)处分别画一条与极片高度垂直的白线。白线h2滴几滴紫色石蕊试液。用电子天平秤此时极片1为M1。用布擦干极片电解液，称重记为M2。代入公式M(单位时间内吸液量)＝(M2-M1)/t
(5)内阻测试方法：采用深圳市派司德科技推出的BSB-616内阻测试仪
(6)离子电导率测试方法：采用交流阻抗法，多次测试多层隔膜下的电阻值，并且把测试的结果线性拟合。斜率即为电阻值，其倒数为电导率。
结果如表1所示：
表1
由表1可以看出，实施例1～5制得的电池隔膜材料的厚度很薄，热收缩率小，透气率和氧指数高，安全性能好，而且吸液量较高，利于锂离子的扩散，内阻低，离子电导率高，因此，采用本发明的方法制得的电池隔膜材料具有良好的性能，能够用于锂离子电池中。
以上仅是本发明的特征实施范例，对本发明保护范围不构成任何限制。凡采用同等交换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (5)
1.一种利用生物膜制备锂离子电池隔膜材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将带有鸡蛋膜的蛋壳烘干，粉碎，过筛；
(2)将过筛后的蛋壳粉与锂基蒙脱石粉、异丙醇铝与水混合成糊状物；
(3)将步骤(2)得到的糊状物与正硅酸乙酯搅拌混匀后，再加入到乙醇中，搅拌加热回流，抽干，得到凝胶材料；
(4)将步骤(3)得到的凝胶材料与氮化硼粉末和水混合，搅拌一定时间后与羧甲基纤维素钠水溶液混合，加入聚丙烯酰胺凝胶剂，搅拌一定时间后再加入十二烷基硫酸三乙醇胺，继续匀速搅拌，注入模具中锡箔纸上成膜；将得到的膜体放在干燥箱中干燥，冷却到室温即可得到成品；
所述步骤(2)中，将450～550g过筛蛋壳粉与150～250g锂基蒙脱石粉、80～120g异丙醇铝与80～120g去离子水混合成糊状物。
2.根据权利要求1所述的一种利用生物膜制备锂离子电池隔膜材料的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，将带有鸡蛋膜的蛋壳于90～100℃烘箱中烘干，取出自然冷却，利用破碎机进行粉碎，用100目筛子过筛。
3.根据权利要求1所述的一种利用生物膜制备锂离子电池隔膜材料的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，将步骤(2)得到的糊状物与80～100g的正硅酸乙酯搅拌混匀后，再加入到1000ml乙醇中，搅拌加热回流9～11h。
4.根据权利要求1所述的一种利用生物膜制备锂离子电池隔膜材料的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，将步骤(3)得到的凝胶材料与45～55g的氮化硼粉末和100g水混合，搅拌1.5～2.5小时后与45～55g羧甲基纤维素钠水溶液混合。
5.根据权利要求1所述的一种利用生物膜制备锂离子电池隔膜材料的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，加入70～90g聚丙烯酰胺凝胶剂，以1000～1200r/min机械搅拌30～50min后再加入45～55g十二烷基硫酸三乙醇胺，匀速机械搅拌15～25min后，注入模具中锡箔纸上成膜，将得到的膜体放在干燥箱中100～110℃干燥15～20h，自然冷却到室温即可得到成品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111516609.0A CN114335884B (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 一种利用生物膜制备锂离子电池隔膜材料的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111516609.0A CN114335884B (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 一种利用生物膜制备锂离子电池隔膜材料的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114335884A CN114335884A (zh) | 2022-04-12 |
| CN114335884B true CN114335884B (zh) | 2023-10-20 |
Family
ID=81051525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111516609.0A Active CN114335884B (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 一种利用生物膜制备锂离子电池隔膜材料的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114335884B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115411452B (zh) * | 2022-08-30 | 2023-07-04 | 同济大学 | 氮化硼/细菌纤维素复合气凝胶阻燃隔膜及其制备和应用 |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101007269A (zh) * | 2007-01-25 | 2007-08-01 | 上海交通大学 | 晶相可控的三维网络分级结构光催化材料的制备方法 |
| CN106025150A (zh) * | 2016-07-01 | 2016-10-12 | 南京清辉新能源有限公司 | 一种用于二次电池的生物质隔膜及其制备方法 |
| KR20180007908A (ko) * | 2016-07-14 | 2018-01-24 | 주식회사 엘지화학 | 리튬 이차전지용 분리막 |
| CN107732106A (zh) * | 2017-10-09 | 2018-02-23 | 上海恩捷新材料科技股份有限公司 | 电池隔膜浆料、电池隔膜以及锂离子电池及其制备方法 |
| CN108682773A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-10-19 | 杨晓丽 | 一种锂电池隔膜及其制备方法 |
| CN111029513A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-17 | 安徽麦邮通网络科技有限公司 | 一种新能源电池隔膜材料的制备方法 |
| WO2020150220A1 (en) * | 2019-01-14 | 2020-07-23 | Drexel University | Synthesis of gamma monoclinic sulfur and sulfur batteries containing monoclinic sulfur |
| WO2021068864A1 (zh) * | 2019-10-08 | 2021-04-15 | 华南理工大学 | 一种锂离子电池隔膜 |
| WO2021073441A1 (zh) * | 2019-10-17 | 2021-04-22 | 华南理工大学 | 一种锂离子电池复合隔膜 |
| CN112787035A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-05-11 | 杭州齐原叶环保科技有限公司 | 一种具有良好稳定性的锂硫电池隔膜的制备方法 |
| CN113013549A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-06-22 | 清华大学 | 一种轻量化锂离子电池隔膜用涂层材料及其制备方法和轻量化锂离子电池复合隔膜 |
| CN113013551A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-06-22 | 清华大学 | 一种锂电池隔膜用水性纳米复合改性材料及其制备方法和轻量化锂电池隔膜 |
| WO2021126119A1 (en) * | 2019-12-17 | 2021-06-24 | Ankara Üniversitesi Rektörlüğü | A novel separator for supercapacitors |
-
2021
- 2021-12-10 CN CN202111516609.0A patent/CN114335884B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101007269A (zh) * | 2007-01-25 | 2007-08-01 | 上海交通大学 | 晶相可控的三维网络分级结构光催化材料的制备方法 |
| CN106025150A (zh) * | 2016-07-01 | 2016-10-12 | 南京清辉新能源有限公司 | 一种用于二次电池的生物质隔膜及其制备方法 |
| KR20180007908A (ko) * | 2016-07-14 | 2018-01-24 | 주식회사 엘지화학 | 리튬 이차전지용 분리막 |
| CN107732106A (zh) * | 2017-10-09 | 2018-02-23 | 上海恩捷新材料科技股份有限公司 | 电池隔膜浆料、电池隔膜以及锂离子电池及其制备方法 |
| CN108682773A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-10-19 | 杨晓丽 | 一种锂电池隔膜及其制备方法 |
| WO2020150220A1 (en) * | 2019-01-14 | 2020-07-23 | Drexel University | Synthesis of gamma monoclinic sulfur and sulfur batteries containing monoclinic sulfur |
| WO2021068864A1 (zh) * | 2019-10-08 | 2021-04-15 | 华南理工大学 | 一种锂离子电池隔膜 |
| WO2021073441A1 (zh) * | 2019-10-17 | 2021-04-22 | 华南理工大学 | 一种锂离子电池复合隔膜 |
| CN111029513A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-17 | 安徽麦邮通网络科技有限公司 | 一种新能源电池隔膜材料的制备方法 |
| WO2021126119A1 (en) * | 2019-12-17 | 2021-06-24 | Ankara Üniversitesi Rektörlüğü | A novel separator for supercapacitors |
| CN112787035A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-05-11 | 杭州齐原叶环保科技有限公司 | 一种具有良好稳定性的锂硫电池隔膜的制备方法 |
| CN113013549A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-06-22 | 清华大学 | 一种轻量化锂离子电池隔膜用涂层材料及其制备方法和轻量化锂离子电池复合隔膜 |
| CN113013551A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-06-22 | 清华大学 | 一种锂电池隔膜用水性纳米复合改性材料及其制备方法和轻量化锂电池隔膜 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114335884A (zh) | 2022-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106684292B (zh) | 一种离子导体陶瓷纤维复合隔膜及其制备方法和应用 | |
| CN108842303B (zh) | 勃姆石/聚丙烯腈复合纳米纤维隔膜及其制备方法与应用 | |
| CN108550764B (zh) | 一种超细金刚石涂覆隔离膜及应用此隔离膜的锂离子电池 | |
| CN114335884B (zh) | 一种利用生物膜制备锂离子电池隔膜材料的方法 | |
| CN108221487A (zh) | 一种低内阻超级电解电容器纸及其制备方法 | |
| CN106601965A (zh) | 一种高强度高韧性复合陶瓷隔板的制备方法 | |
| CN113506949B (zh) | 一种具有微纳米多孔结构的芳纶纳米纤维基电池隔膜的制备方法 | |
| CN106654122A (zh) | 一种动力锂离子电池隔膜的制备方法 | |
| CN103094516A (zh) | 一种复合增强型胶体蓄电池隔板及其制备方法 | |
| CN108172419A (zh) | 一种增强型超级电解电容器隔膜纸及其制备方法 | |
| CN109244327A (zh) | 锂离子电池复合隔膜的制备方法 | |
| CN109244315A (zh) | 一种基于介孔材料的无机隔膜制备工艺 | |
| CN115506180B (zh) | 一种纳米纤维素基锂离子电池隔膜的制备方法 | |
| CN111092186B (zh) | 一种基于自组装技术制备pe基锂离子电池隔膜的方法和应用 | |
| CN109786688B (zh) | 一种用于锂离子电池负极的植物纤维基硅碳复合材料的制备方法及电池 | |
| CN110459720A (zh) | 一种木质素-氧化物陶瓷涂层的制备方法 | |
| CN106935885B (zh) | 一种高孔隙率多孔碳填充的燃料电池流场结构及其制备方法 | |
| CN111477819B (zh) | 一种锂离子电池用全陶瓷隔膜及其制备方法 | |
| CN114243209A (zh) | 一种复合隔膜材料及其制备方法和应用 | |
| CN111106292A (zh) | 一种亲水耐热型锂离子电池隔膜及制备方法 | |
| Ren et al. | Fabrication and Performance Test of Flexible Supercapacitors Based on Three-Dimensional Graphene Hydrogel | |
| CN109360923A (zh) | 复合锂电池陶瓷隔膜的制备方法 | |
| CN109056403A (zh) | 一种高强度超级电解电容器隔膜纸及其制备方法 | |
| CN113223867B (zh) | 一种混合电容器用纤维素隔膜及其制备方法 | |
| CN109378427A (zh) | 一种无纺布基膜及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |