CN103400952B - 一种电池隔膜材料及用此隔膜的电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池隔膜材料及用此隔膜的电池。本发明的电池隔膜材料，其至少包含复合在一起的两层材料，一层为纤维取向排列明显材料，另一层为孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料；两层材料经过非热轧工艺复合成型；电池隔膜材料的面密度为40-100g/m²，吸碱速率为8-15cm/30min，吸碱率为300%-500%；其中纤维取向排列明显材料是指纤维平均取向角统计值小于30°；孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料面密度为20-60g/m²，孔径为0.5-30μm，孔隙率为75-95%。用此隔膜的电池，包括正极片、负极片、碱性电解液及所述正极片和负极片之间的电池隔膜，所述电池的放电比容量大于280mAh/g，放电容量保持率大于70%。

Description

一种电池隔膜材料及用此隔膜的电池

技术领域

本发明涉及一种电池隔膜材料及用此隔膜的电池，特别是涉及一种通过将隔膜中的纤维进行结构排列即可得到具有较高的吸碱率和吸碱速度的电池隔膜材料及用此隔膜的电池，具体地说，是一种至少包含两层的复合电池隔膜材料及用此隔膜的电池。

背景技术

电池隔膜是一种置于电池正极和负极之间的多孔材料，是电池非常关键的组成部分，起到隔离正负极不使电池发生短路、吸收电解液、让导电离子顺利通过及让气体透过的作用。隔膜材料的优劣对电池容量、放电电压、自放电、循环使用寿命、安全性和成本等方面都有显著影响。

随着现代纺织工业技术的发展，国际上电池隔膜越来越多地采用非织造工艺来生产，原因是非织造工艺流程短，可降低成本；产品灵活性大、原料可选范围广等优点。近些年来，人们对镍氢电池重要组分部分的隔膜材料从结构设计和工艺技术方面进行了许多创新研究。镍氢电池隔膜主要有尼龙纤维隔膜、聚酰胺隔膜和聚丙烯隔膜等。常规聚丙烯隔膜的化学稳定性好，但聚丙烯是憎水性材料，隔膜的吸碱率较小，所以在使用时要进行亲水处理。常见的亲水处理有以下几种。

表面活性剂整理，一种在隔膜上涂覆阴离子或非离子表面活性剂。这种处理方法的主要缺点在于表面活性剂会很快从隔膜中散失，对电池的电解液和电极造成污染。而且最终结果是隔膜成为憎水的，杂质的介入也降低了电池性能。

电晕放电和等离子体处理是通过电压或电场产生的自由基将羧基等亲水集团引入到隔膜表面。这类处理是在隔膜表面起作用，基本上都具有时效性，即得到的亲水效果是暂时性的。

磺化处理是采用硫酸或类似的化学溶剂对非织造布进行表面亲水处理。磺化处理能够在隔膜表面引入磺酸基，但同时也使隔膜发生碳化，使隔膜的机械强度降低。专利“电池隔膜及使用该电池隔膜的电池”（申请号201010517174.7）公开了一种磺化隔膜与接枝隔膜或者尼龙隔膜中的一种热熔对接组合的电池隔膜，其中磺化隔膜占电池隔膜的40%-90%。该发明一定程度上解决了磺化隔膜供应紧张的问题，但该实施例中与另外一种隔膜热熔组合，使得工艺复杂。另外，磺化毕竟不是一种环境友好的技术，存在对环境的污染和设备的腐蚀问题。专利“隔板材料及生产方法、以及碱性二次电池隔板”（申请号200480002438.8）涉及一种包含聚烯烃超细短纤维和聚烯烃热粘合短纤维以及部分聚烯烃高强度短纤维的磺化无纺布。该实施例中的无纺布是含有以上纤维的热粘合无纺布，然后再进行热压处理和磺化处理。该实施例中超细短纤维的存在能够在较弱的磺化程度下达到较好的磺化效果。但是其中聚烯烃超细短纤要求0.03-0.3dtex的纤度，在一定程度提高了技术要求和成本；另外该实施例则采用压延辊热轧处理无纺布，这种处理由于压延辊的双面热轧，一对金属压延辊会对隔膜造成一定程度损伤，使隔膜呈纸状，抗张强度降低。

丙烯酸接枝聚合处理使丙烯酸与纤维接枝聚合而赋予隔膜亲水性。这种处理真正获得实际应用和产业化的较少。专利“电池隔膜和二次电池”（申请号201010227939.3）公开了一种在纺粘聚丙烯非织造布上进行聚乙烯乳液系列涂层且对聚乙烯系表面施行亲水处理的隔膜制作方法。该发明施行例中所使用的亲水整理方法是自由基反应处理之后再进行磺化处理，提供了兼有高的机械强度和高的亲水性的二次镍氢电池隔膜。但该发明实施例中使用的聚丙烯纺粘非织造布，采用熔融纺丝成网工艺，其中交织点由树脂相互粘结形成，即采用含轧点的热粘合加固。这样采用含轧点的纺粘非织造布作为隔膜的基布，会使最终的隔膜上含有轧点。而在隔膜使用中，轧点处会形成电解液的穿透，同时也轧点的存在也降低了隔膜的透气率；另一方面该实施例中只有采用聚乙烯乳液涂层后才利于后面的亲水处理，这样增加了隔膜的制作工序和成本。

可以看出，一般的亲水性处理很难保持持久性，因此需要在隔膜结构上有所改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池隔膜材料及用此隔膜的电池，特别是提供一种未经亲水处理即能具有较高的吸碱率和吸碱速度的电池隔膜材料及用此隔膜的电池，具体地说，是一种至少包含两层的复合电池隔膜材料及用此隔膜的电池。本发明的一种电池隔膜材料及用此隔膜的电池，通过改变纤维的空间排列使隔膜具有特殊的结构，从而在不实施亲水整理的情况下即具有较高的吸液率、保液性，同时又兼具较好的机械强力。

本发明的一种电池隔膜材料，至少包含复合在一起的两层材料，一层为纤维取向排列明显材料，另一层为孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料；所述的两层材料经过非热轧工艺复合成形，能够提供隔膜较高的吸液率和足够的强力；其中所述孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料占所述电池隔膜材料的重量百分比为20%-90%；所述电池隔膜材料的面密度为40-100g/m²，吸碱速率为8-15cm/30min，吸碱率为300%-500%；

所述纤维取向排列明显材料是指纤维平均取向角统计值小于30°，且取向角分布方位为-30°～30°，这种取向结构能够有理想的芯吸效果，隔膜吸液速度较大，同时使隔膜纵向强力提高；其面密度为10-40g/m²；

所述孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料面密度为10-60g/m²，孔径为0.5-30μm，孔隙率为75-95%。三维网络结构一方面使隔膜的孔径满足要求，另一方面保证了吸液量和保液率。

如上所述的一种电池隔膜材料，至少包含复合在一起的两层材料，综合两种材料作用于隔膜的优点，可以是中间层为纤维取向排列明显材料、上下两层为三维网络结构材料；或者中间层为三维网络结构材料、上下两层为纤维取向排列明显材料；或者是上述两种材料的多层组合。

如上所述的一种电池隔膜材料，所述电池隔膜材料的厚度为0.1-2mm。

如上所述的一种电池隔膜材料，所述非热轧工艺复合成形是指水刺复合工艺、热风复合工艺或粘合剂粘合工艺成形。由于点粘合热轧工艺会形成轧点，在隔膜的使用中会阻碍电解液穿透；而面粘合热轧工艺容易造成隔膜成纸状，对隔膜有损伤。所以采用非热轧工艺进行复合，降低对材料的损伤。

如上所述的一种电池隔膜材料，所述纤维取向排列明显材料为无轧点纺粘非织造布，厚度为0.03-1mm；所述纤维取向排列明显材料为PP、PE、PP/PE双组份或PA中的至少一种。

如上所述的一种电池隔膜材料，所述无轧点纺粘非织造布的纤维直径为20-40μm。

如上所述的一种电池隔膜材料，所述孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料为静电纺非织造材料或者熔喷非织造材料，厚度为0.04-2mm，其材质为PP、PE、PP/PE双组份或PA中的至少一种。

本发明还提供了一种电池隔膜材料的制备方法，具体步骤如下：

第一步：制得纤维取向排列明显材料；

第二步：制得孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料；

第三步：将所述纤维取向排列明显材料和所述孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料，采用非热轧工艺复合成形，烘干卷绕后得到所述电池隔膜材料。

如上所述的一种电池隔膜材料的制备方法，所述制得纤维取向排列明显材料的具体过程为：

无轧点纺粘非织造布：

纺粘纤维层熔体从螺杆挤出机喷丝孔挤出后经纺丝、冷却牵伸后不需要分丝直铺到接收网帘上，控制抽吸风风量为9000-10000m³/h，风压为1000-1500Pa，得到纤网面密度为10-40g/m²的无轧点纺粘无纺布，其中纤维长丝与纤维网长度方向取向角在-30°～30°之间。纺粘非织造材料是聚合物熔体细流在空气中冷却的同时，以一定速度拉伸变长变细，细化的同时凝固，形成纤维后成网；纤网中纤维排列基本沿拉伸方向；纤网的纵横向断裂强度比大于4，是纤维定向度较高的纤网。采用无轧点纺粘非织造布的机理与采用非热轧复合技术是同一个原理，即避免热轧点处造成电解液的穿透。

短纤维梳理直铺纤维网

短纤维经开松混合后进入梳理机梳理，然后经道夫将纤维从锡林上直接剥离输出成纤维网，短纤维与纤维网长度方向取向角在-30°-30°之间，纤网厚度为0.03-1mm，面密度为10-40g/m²。

所述制得孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料的具体过程分别为：

1）静电纺非织造材料

制备纺丝溶液，在静电纺丝机上纺成非织造材料，最终获得材料的厚度0.04-1mm，面密度为10-60g/m²，孔径为0.5-30μm，孔隙率为75-95%；

2）熔喷非织造材料；

熔喷纤维层熔体从螺杆挤出机喷丝孔挤出后经热空气牵伸到接收辊上，形成纤维直径为2-15μm、面密度为10-60g/m²、厚度为0.04-2mm的熔喷非织造布。

静电纺非织造材料和熔喷非织造布都具有三维网络结构，有小的孔径尺寸和较大的孔隙率。这样能够充分保证隔膜的吸液性能和保液性。

如上所述的一种电池隔膜材料的制备方法，所述非热轧工艺复合成形是指水刺复合工艺、热风复合工艺或粘合剂粘合工艺成形；

所述水刺复合工艺是在孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料上叠放一层纤维取向明显材料，也可以进一步叠放一层或多层孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构材料和/或纤维取向明显材料，进行水刺加固；水刺工艺为线速5-80m/min，预水刺水压10-20bar，水刺水压30-100bar，正反水刺2-4道，干燥温度40-60℃；

所述热风复合工艺是在孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料上叠放一层纤维取向明显材料，也可以进一步叠放一层或多层孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构材料和/或纤维取向明显材料，进行热风加固；复合工艺采用双网夹持热风穿透，粘合温度在根据相应材料在60-190℃，网帘速度10-50m/min，室温冷却辊冷却成卷，；

所述粘合剂粘合工艺，对孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料上进行乳液喷涂后，通过压辊的作用与上层叠放的纤维取向明显材料粘合，或同时与下层孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料和/或纤维取向明显材料粘合；粘合剂选择聚丙烯酸酯共聚乳液粘合剂、聚醋酸乙烯酯粘合剂、醋酸乙烯酯－丙烯酸酯共聚物粘合剂中的任意一种。

本发明又提供了一种电池隔膜材料制得的电池，包括正极片、负极片、电解液及所述正极片和负极片之间的电池隔膜，所述电池隔膜至少包含复合在一起的两层材料，一层为纤维取向排列明显材料，另一层为孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料；所述的两层材料经过非热轧工艺复合成形；其中所述孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料占所述电池隔膜材料的重量百分比为20%-90%；所述电池隔膜材料的面密度为40-100g/m²，吸碱速率为8-15cm/30min，吸碱率为300%-500%；

所述纤维取向排列明显材料是指纤维平均取向角统计值小于30°，且取向角分布方位为-30°-30°；其面密度为10-40g/m²；

所述孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料面密度为10-60g/m²，孔径为0.5-30μm，孔隙率为75-95%；

所述电池的放电比容量大于280mAh/g，放电容量保持率大于70%。

本发明提供了一种电池隔膜材料，至少包含两种材料，所述至少两种材料包括一种纤维取向排列明显材料，以及一种孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料。这种层合结构的隔膜有较高的吸液率、保液性，同时又兼具较好的机械强力。本发明中，隔膜中的纤维取向明显材料，不管是拉伸的连续纤维结构的无纺布还是取向度高的短纤网，它们的共同特点是提供隔膜较高的机械强力以及较理想的芯吸效果。隔膜中的孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料可以是静电纺非织造材料或熔喷非织造材料，一方面起到调节隔膜孔径及孔隙率作用，同时又能够达到较高的保液性能。通过调整水刺工艺、热风工艺、粘合剂粘合工艺中的一种复合技术进一步微调隔膜材料的厚度、吸碱率和吸碱速度等性能。因此，本发明所述的电池隔膜材料除了具有静电纺非织造材料和熔喷材料高孔隙率和小孔径等优良特性外，还具有强力高和高吸液率等优点。本发明所述的电池隔膜材料除了可以用做镍氢电池隔膜外，也可以用做过滤、吸附和吸水材料等。

有益效果

本发明提供的一种电池隔膜材料，至少包含两种材料，所述至少两种材料包括一种纤维取向排列明显材料，以及一种孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料。采用非织造工艺进行复合这两种材料。隔膜的第一部分提供较强的机械强力和吸液速率，隔膜的第二部分起到调节隔膜孔隙率和吸液量的作用。本发明所述的电池隔膜材料同时具有高吸液能力和小孔径范围。使用该隔膜的电池具有较大的放电比容量和放电比容量保持率。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的一种电池隔膜材料，至少包含复合在一起的两层材料，一层为纤维取向排列明显材料，另一层为孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料；所述的两层材料经过非热轧工艺复合成形；其中所述孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料占所述电池隔膜材料的重量百分比为20%-90%；所述电池隔膜材料的面密度为40-100g/m²，吸碱速率为8-15cm/30min，吸碱率为300%-500%；

所述纤维取向排列明显材料是指纤维平均取向角统计值小于30°，且取向角分布方位为-30°～30°；其面密度为10-40g/m²；

所述孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料面密度为10-60g/m²，孔径为0.5-30μm，孔隙率为75-95%。

所述电池隔膜材料的厚度为0.1-2mm。

所述非热轧工艺复合成形是指水刺复合工艺、热风复合工艺或粘合剂粘合工艺成形。

所述纤维取向排列明显材料为无轧点纺粘非织造布，厚度为0.03-1mm；所述纤维取向排列明显材料为PP、PE、PP/PE或PA中的至少一种。

所述无轧点纺粘非织造布的纤维直径为20-40μm。

所述孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料为静电纺非织造材料或者熔喷非织造材料，厚度为0.04-2mm，其材质为PP、PE、PP/PE双组份或PA中的至少一种。

一种电池隔膜材料制得的电池，包括正极片、负极片、碱性电解液及所述正极片和负极片之间的电池隔膜，所述电池隔膜至少包含复合在一起的两层材料，一层为纤维取向排列明显材料，另一层为孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料；所述的两层材料经过非热轧工艺复合成形；其中所述孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料占所述电池隔膜材料的重量百分比为20%-90%；所述电池隔膜材料的面密度为40-100g/m²，吸碱速率为8-15cm/30min，吸碱率为300%-500%；

所述纤维取向排列明显材料是指纤维平均取向角统计值小于30°，且取向角分布方位为-30°-30°；其面密度为10-40g/m²；

所述孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料面密度为10-60g/m²，孔径为0.5-30μm，孔隙率为75-95%；

所述电池的放电比容量大于280mAh/g，放电容量保持率大于70%。

实施例1

第一步：制得PP纺粘无轧点非织造布；

采用MFI为35的PP原料，Reicofil纺丝成网生产线，如果生产线配置有分丝器，则在工艺过程中关闭分丝器。喷丝孔挤出量0.35g/(hole·min)，熔体温度250℃，冷却空气温度10℃，牵伸空气速度为3000m/min，抽吸风风量10000m³/h，风压1500Pa。形成纤维直径为40μm、面密度为40g/m²、厚度为1mm的无轧点纺粘无纺布。经测定，制得的无轧点PP纺粘非织造布中的纤维沿纤维网长度方向的平均取向角16°。

第二步：制备PP熔喷非织造布；

采用MFI为500g/10min的PP树脂，熔喷纤维层熔体从螺杆挤出机喷丝孔挤出后经温度为270℃、速度为350m/s的热空气牵伸到接收距离为35cm的接收辊上，形成纤维直径为6μm、面密度为10g/m²、厚度为0.04mm的熔喷非织造布。经测定，制得的PP熔喷非织造材料的孔径12μm，孔隙率为75%。

第三步：将第一步和第二步制得的PP纺粘无轧点非织造布和PP熔喷非织造材料采用水刺复合成形。水刺工艺为线速5m/min，预水刺水压10bar，水刺水压50bar，正反水刺2道，干燥温度40℃，经烘干卷绕后得到隔膜材料1；结构上第一层为PP纺粘无轧点非织造布，第二层为PP熔喷纺非织造布。

实施例2

第一步：制备PE纺粘无轧点非织造布；

采用中国石化生产的牌号为1I30A、MFI为30g/10min的PE原料，Reicofil纺丝成网生产线，如果生产线配置有分丝器，则在工艺过程中关闭分丝器。喷丝孔挤出量0.28g/(hole·min)，熔体温度250°C，冷却温度10℃，牵伸空气速度为4200m/min，抽吸风风量9000m³/h，风压1100Pa。形成纤维直径为20μm、面密度为10g/m²、厚度为0.03mm的无轧点纺粘无纺布。经测定，制得的PE纺粘无轧点非织造布的纤维平均取向角26°。

第二步：制备PE熔喷非织布；

采用中国石化生产的牌号为888-000、MFI为30g/10min的PE树脂，熔喷纤维层熔体从螺杆挤出机喷丝孔挤出后经温度为270℃、速度为350m/s的热空气牵伸到接收辊上，形成纤维直径为8μm、面密度为60g/m²、厚度为2mm的熔喷非织造布。经测定，制备的PE熔喷非织造布的孔径为15μm，孔隙率为80%。

第三步：将第一步和第二步制得的PE纺粘无轧点非织造布和PE熔喷非织造材料采用水刺复合成形。水刺工艺为线速50m/min，预水刺水压15bar，水刺水压70bar，正反水刺4道，干燥温度60℃，经烘干卷绕后得到隔膜材料3；结构上第一层为PE纺粘无轧点非织造布，第二层PE熔喷非织造布。

实施例3

第一步：制得PP纺粘无轧点非织造布；

采用MFI为35的PP原料，Reicofil纺丝成网生产线，如果生产线配置有分丝器，则在工艺过程中关闭分丝器。喷丝孔挤出量0.32g/(hole·min)，熔体温度250°C，冷却空气温度10°C，牵伸空气速度为4000m/min，抽吸风风量9500m³/h，风压1300Pa。形成纤维直径为28μm、面密度为30g/m²、厚度为0.5mm的PP无轧点纺粘无纺布。经测定，制得的PP纺粘无轧点非织造布的纤维平均取向角21°。

第二步：制备PP熔喷非织造布；

采用MFI为500g/10min的PP树脂，熔喷纤维层熔体从螺杆挤出机喷丝孔挤出后经温度为270℃、速度为400m/s的热空气牵伸到接收辊上，形成纤维直径为5μm、面密度为60g/m²、厚度为1.5mm的熔喷非织造布。经测定，制得的PP熔喷非织造材料的孔径20μm，孔隙率为80%。

第三步：将第一步和第二步制得的PP纺粘无轧点非织造布和PP熔喷非织造材料叠合后采用水刺复合成形。水刺工艺为线速10m/min，预水刺水压20bar，水刺水压60bar，正反水刺4道，干燥温度60℃，经烘干卷绕后得到隔膜材料2；结构上第一层为PP纺粘无轧点非织造布，第二层是PP熔喷非织造材料。

实施例4

第一步：制备PA纺粘无轧点非织造布；

采用广东新会美达锦纶股份有限公司生产的牌号为Bright R.V.2.4-2.8的PA原料，Reicofil纺丝成网生产线，如果生产线配置有分丝器，则在工艺过程中关闭分丝器。喷丝孔挤出量0.28g/(hole·min)，熔体温度280°C，冷却温度10℃，牵伸空气速度为4500m/min，抽吸风风量9100m³/h，风压1100Pa。形成纤维直径为28μm、面密度为30g/m²、厚度为0.08mm的无轧点纺粘无纺布。经测定，制得的PA纺粘无轧点非织造布的纤维平均取向角25°。

第二步：制备PA静电纺丝非织造材料；

采用日本KATO TECH CO.,LTD公司的NS-LAB200静电纺丝机，广东新会美达锦纶股份有限公司生产的牌号为Bright R.V.2.4-2.8的PA原料，溶剂为浓度为88%的甲酸，PA在甲酸溶液中的浓度为20%。静电纺丝工艺参数为：接收距离为130mm，电压20kV，形成纤维直径为0.7μm、面密度为10g/m²、厚度为0.1mm的PA静电纺非织造材料。经测定，制得的PA静电纺非织造材料的孔径1.5μm，孔隙率为75%。

第三步：制备PA熔喷非织造布；

采用广东新会美达锦纶股份有限公司生产的牌号为Bright R.V.2.0-2.8的PA原料，熔喷纤维层熔体从螺杆挤出机喷丝孔挤出后经温度为320℃、速度为600m/s的热空气牵伸到接收距离为50cm接收辊上，形成纤维直径为7微米、面密度为60g/m²、厚度为2mm的熔喷非织造布。经测定，制得的PA熔喷非织造材料的孔径25μm，孔隙率为85%。

第四步：将第一步、第二步和第三步获得的PA纺粘无轧点非织造布、PA静电纺非织造材料和PA熔喷非织造材料依次叠合后进行水刺复合成形。水刺工艺为线速10m/min，预水刺水压20bar，水刺水压100bar，正反水刺4道，干燥温度60℃，经烘干卷绕后得到隔膜材料4；结构上依次是第一层是PA纺粘无轧点非织造布，第二层为PA静电纺非织造布，第三层为PA熔喷非织造材料。

实施例5

第一步：制备PA短纤维网

PA短纤维经开松混合后进入德国SPINNBAU公司制造的不带Delta系统和杂乱辊/凝聚辊的通用梳理机对纤维进行梳理，然后经道夫将纤维从锡林上直接剥离输出成纤维网，所得纤网厚度为1mm，面密度为40g/m²，短纤维与纤维网长度方向取向角为20°。

第二步：采用实施例4制备的PA静电纺非织造材料，材料厚度0.1mm，面密度为10g/m²，孔径为1.5μm，孔隙率为95%。

第三步：将第一步和第二步获得的PA短纤维网和PA静电纺非织造布采用粘合剂复合成形。粘合剂选择南通生达化工有限公司生产的SD-40聚醋酸乙烯酯乳液粘合剂，粘合工艺选择旋转式喷洒粘合，在PA静电纺非织造材料表面喷洒粘合剂，粘合剂的喷洒量为3g/m²，将PA短纤维网叠放在PA静电纺非织造材料表面，采用对流式烘燥工艺烘燥，烘燥温度为80℃，成形后卷绕得到隔膜材料5。结构上第一层是PA短纤维网，第二层是PA静电纺非织造材料。

实施例6

第一步：制备PE/PP短纤维网

将江南高纤生产的ES型PE/PP短纤维经开松混合后进入德国SPINNBAU公司制造的不带Delta系统和杂乱辊/凝聚辊的通用梳理机对纤维进行梳理，然后经道夫将纤维从锡林上直接剥离输出成纤维网，所得纤网厚度为0.9mm，面密度为30g/m²，短纤维与纤维网长度方向取向角为22°。

第二步：采用实施例1中的PP熔喷非织造布，纤维直径为6μm、面密度为10g/m²、厚度为0.04mm，孔径12μm，孔隙率为75%。

第三步将第一步和第二步制得的PE/PP短纤维网和PP熔喷非织造材料叠合在一起，进入双网加持式热风粘合机进行热风加固，热风温度为60℃，网帘速度10m/min，室温冷却辊冷却成卷。

实施例7

第一步：正极片来源于宁波申江科技股份有限公司；负极片试验室制备。LaNi₅与羟基镍粉以1:4的称重后在表面皿上混合均匀；将圆形片泡沫镍与混合粉末压片，经液压式压片机15Mpa压力作用3分钟后成片；再将长约10cm的镍条焊接到负极圆饼上，构成负极。

第二步：配置6mol/L的KOH溶液，用作电解液。

第三不：用隔膜把负极片包住并与正极片隔开，再用夹板固定，放入有6mol/L的KOH电池反应盒中。对简易电池进行充放电循环测试。隔膜选取实施例1至实施例15中制得的隔膜。

将实施例1-6制得的镍氢电池隔膜材料分别测试器性能，测试方法如下：

1.根据标准FZ/T60003测试隔膜的面密度。

2.根据标准GB/T3923.1-1997测试隔膜的厚度。

3.根据GTT TM017-2010-纺织品（非织造材料）孔隙特征测试隔膜平均孔径。

4.吸碱率的测试方法：将隔膜裁成100mm×100mm，称重M₀，放入盛有质量分数为30%KOH溶液的烧杯中，完全浸没1h，取出悬挂于支架上30min后，放入质量为M₁的干烧杯中，称重M₂，吸碱率按下式计算：

吸碱率=（M₂-M₁）/M₀×100%

5.吸碱速率的测试方法：将试样裁成150mm×15mm，使长边的头端5mm浸入质量分数为30%的KOH溶液中，测定30min后碱液的上升距离。

6.将隔膜裁成150mm×15mm，在HD026N⁺电子织物强力仪上测试隔膜的拉伸断裂强力。

7.按实施例7组装简易电池，采用蓝电电池综合测试仪测试充放电循环性能。

测试结果列表如下：

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							面密度（g/m2）	50	70	90	100	50	40
厚度（mm）	0.84	1.8	1.8	0.1	1.0	0.9
							平均孔径(μm)	30	35	40	17	30	15
拉伸强力(N/15mm)	43	30	42	31	30	61
							吸碱率(%)	430	480	450	402	368	391
吸碱速率(cm/30min)	15.0	11.4	14.2	9.1	8	8.7
							放电比容量（mAh/g）	340	328	320	304	345	290
放电比容量保持率（%）	80	89	85	90	90	87

Claims (7)

1.一种电池隔膜材料的制备方法，其特征是具体步骤如下：

第一步：制得纤维取向排列明显材料；

第二步：制得孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料；

第三步：将所述纤维取向排列明显材料和所述孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料，采用非热轧工艺复合成型，烘干卷绕后得到所述电池隔膜材料；

所述纤维取向排列明显材料为无轧点纺粘非织造布或短纤维梳理直铺纤维网；

所述孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料为静电纺非织造材料或者熔喷非织造材料；

所述电池隔膜材料至少包含复合在一起的两层材料，一层为纤维取向排列明显材料，另一层为孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料；所述的两层材料经过非热轧工艺复合成型；其中所述孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料占所述电池隔膜材料的重量百分比为20％-90％；所述电池隔膜材料的面密度为40-100g/m²，吸碱速率为8-15cm/30min，吸碱率为300％-500％；

所述纤维取向排列明显材料是指纤维平均取向角统计值小于30⁰，且取向角分布方位为-30⁰～30⁰；其面密度为10-40g/m²；

所述孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料面密度为10-60g/m²，孔径为0.5-30μm，孔隙率为75-95％；

所述制得纤维取向排列明显材料的具体过程为：

无轧点纺粘非织造布：

纺粘纤维层熔体从螺杆挤出机喷丝孔挤出后经纺丝、冷却牵伸后不需要分丝直铺到接收网帘上，控制抽吸风风量为9000-10000m³/h，风压为1000-1500Pa，得到纤网面密度为10-40g/m²的无轧点纺粘纤维网，其中纤维长丝与纤维网长度方向取向角在-30°～30°之间；

短纤维梳理直铺纤维网

短纤维经开松混合后进入梳理机梳理，然后经道夫将纤维从锡林上直接剥离输出成纤维网，短纤维与纤维网长度方向取向角在-30°～30°之间，纤网厚度为0.03-1mm，面密度为10-40g/m²；

所述制得孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料的具体过程分别为：

1)静电纺非织造材料

制备纺丝溶液，在静电纺丝机上纺成非织造材料；获得材料的厚度0.04-2mm，面密度为20-60g/m²，孔径为0.5-5μm，孔隙率为75-95％；

2)熔喷非织造材料；

熔喷纤维熔体从螺杆挤出机喷丝孔挤出后经热空气牵伸到接收辊上，形成纤维直径为2-15μm、面密度为10-60g/m²、厚度为0.04-2mm的熔喷非织造材料。

2.根据权利要求1所述的一种电池隔膜材料的制备方法，其特征在于，所述非热轧工艺复合成型是指水刺复合工艺成型、热风复合工艺成型或粘合剂粘合工艺成型；

所述水刺复合工艺成型是在孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料上叠放一层纤维取向排列明显材料，或者进一步叠放一层或多层孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构材料和/或纤维取向排列明显材料，进行水刺加固；水刺工艺为线速度5-80m/min，预水刺水压10-20bar，水刺水压30-100bar，正反水刺2-4道，干燥温度40-60℃；

所述热风复合工艺是在孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料上叠放一层纤维取向排列明显材料，或者进一步叠放一层或多层孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构材料和/或纤维取向排列明显材料，进行热风加固；复合工艺采用双网夹持热风穿透，粘合温度根据相应材料在60-190℃，网帘速度10-50m/min，室温冷却辊冷却成卷；

所述粘合剂粘合工艺，对孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料上进行粘合剂喷涂后，通过压辊的作用与上层叠放的纤维取向排列明显材料粘合，或同时与下层孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料和/或纤维取向排列明显材料粘合；粘合剂选择聚丙烯酸酯共聚乳液粘合剂、聚醋酸乙烯酯粘合剂、醋酸乙烯酯－丙烯酸酯共聚物粘合剂中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种电池隔膜材料的制备方法，其特征在于，所述电池隔膜材料的厚度为0.1-2mm。

4.根据权利要求1所述的一种电池隔膜材料的制备方法，其特征在于，所述纤维取向排列明显材料厚度为0.03-1mm；所述纤维取向排列明显材料为PP、PE、PP/PE双组份或PA中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种电池隔膜材料的制备方法，其特征在于，所述无轧点纺粘非织造布的纤维直径为20-40μm。

6.根据权利要求1所述的一种电池隔膜材料的制备方法，其特征在于，所述孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料，厚度为0.04-2mm，其材质为PP、PE、PP/PE双组份或PA中的至少一种。

7.采用如权利要求1～6中任一项方法所得的一种电池隔膜材料制得的电池，包括正极片、负极片及所述正极片和负极片之间的电池隔膜和电解液，其特征是：所述电池隔膜至少包含复合在一起的两层材料，一层为纤维取向排列明显材料，另一层为孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料；所述的两层材料经过非热轧工艺复合成型；其中所述孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料占所述电池隔膜材料的重量百分比为20％-90％；所述电池隔膜材料的面密度为40-100g/m²，吸碱速率为8-15cm/30min，吸碱率为300％-500％；

所述纤维取向排列明显材料是指纤维平均取向角统计值小于30⁰，且取向角分布方位为-30⁰～30⁰；其面密度为10-40g/m²；

所述孔径尺寸小但孔隙率大的具有三维网络结构的材料面密度为10-60g/m²，孔径为0.5-30μm，孔隙率为75-95％；

所述电池的放电比容量大于280mAh/g，放电容量保持率大于70％。