CN103996813A - 一种双向增强型静电纺锂离子电池隔膜的制备方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种双向增强型静电纺电池隔膜的制备方法及装置，其特征在于：所述的隔膜为一种三层复合纤维膜，是在平行电极为接收端的静电纺丝装置中完成的。其中，下层、上层是无规取向纤维膜，由平行电极在电极所在平面旋转状态下制得，中间层是十字交叉取向排列的纤维膜，由平行电极静止接收一段时间后再绕电极所在平面旋转90°后并静止接收一段时间而得到。该隔膜孔隙率高达55-85％，其纵横向上的拉伸断裂强度相对于无规取向纤维膜提高100-400％。该制备过程可在同一静电纺丝装置上完成，实现复合隔膜连续化生产，工艺简单，控制容易，操作方便，成本低。

Description

一种双向增强型静电纺锂离子电池隔膜的制备方法及装置
技术领域
本发明涉及锂离子电池隔膜领域，特别是涉及一种机械强度优良、孔隙率高，热稳定性好的双向增强型静电纺锂离子电池隔膜的的制备方法及装置。
背景技术
与其他充电电池相比，锂离子电池具有电压高、比能量高、充放电寿命长、无记忆效应、对环境污染小、快速充电、自放电率低等优点。因此，锂离子电池越来越多应用到诸如手机、笔记本电脑、电动自行车和动力汽车等领域。锂电池主要由正极、负极、电解质、隔膜及外壳等组成。其中，隔膜是一个十分重要的组成部分，它是一种离子导通、电子绝缘的多孔膜，在正极和负极之间起到隔离的作用，以防止电池内部短路。因此，要求电池隔膜必须具备绝缘性能好、孔隙率高、力学性能好、化学稳定性优异等特点。
目前应用较广泛的商业化隔膜是聚烯烃微孔膜，其制备方法多采用将聚烯烃类材料熔融挤出，使其形成半结晶聚合物薄膜，然后对薄膜进行单向或双向拉伸，使薄膜表面形成狭长的微孔，并使得其在单向或双向上具有良好的机械性能，从而制得电池隔膜。然而，该隔膜生产工艺复杂、孔径分布不匀、孔隙率较低、吸液性能较差，不利于锂离子电池充放电过程中锂离子的迁移。此外，聚烯烃电池隔膜表面能低，导致薄膜对电解液的浸润性能较差，这使得电池的整体性能和安全性降低。
静电纺丝是指在静电场作用下将聚合物溶液或熔体拉伸成纤维的一种纺丝技术。该方法制备的纤维直径为纳米级、比表面积大，所得到的隔膜具有孔隙率高、孔径小而均匀、吸液和保液性能好、离子电导率高等优点，是公认的高性能锂离子电池隔膜材料。尽管采用静电纺丝方法制备的纳米纤维电池隔膜具有上述优点，但静电纺电池隔膜是由杂乱的纤维互相搭接而成，机械性能较差，很多时候都达不到组装电池的强度。
在目前所公开的规模化制备静电纺锂离子电池隔膜的装置的相关文献技术中，如：专利CN101192681A设计了一种连续生产静电纺纤维膜的设备，并用该设备在锂离子电池电极片表面直接制备复合纳米纤维隔膜。该设备革新了锂离子电池传统装配工艺，但是该设备却不是用于制备增强隔膜的。专利US6713011B2记载了一种利用静电纺丝工艺织造隔膜的装置和方法，并且采用该装置和方法进行连续工业生产，所得的聚合物隔膜成膜不均匀、双向收缩较多，不能用于锂离子电池隔膜的制备。
在目前已经公开的增强型静电纺电池隔膜相关文献技术中，如：专利CN102140734A通过静电纺丝技术制备出聚合物树脂与聚氨酯预聚体双组份纤维膜，由于聚氨酯预聚体发生反应交联、自聚合反应生成聚氨酯，使之与纤维膜中的聚合物形成半互穿网络结构，提高了纤维膜的机械强度。然而，聚氨酯预聚体带有高反应活性的异氰酸基基团，使得其易受水分等的影响，储存期较短。专利CN101974828A静电纺丝得到共聚聚酰胺酸纳米纤维非织造布，并在高温下进行亚胺化，制备出机械强度较高的隔膜。然而，在高温条件下不能有效控制聚聚酰胺酸亚胺化程度，因此，制备的隔膜不具有复制性，性能也具有差异性。专利CN103469488A制备了两种熔融温度相差30℃以上的聚合物静电纺共混纤维膜，经过热轧处理，使纤维膜中的纳米纤维相互之间粘结，从而提高纤维膜的机械强度。但该方法制备的隔膜中低熔点成分在热轧条件下熔融，使得纤维膜孔隙率、吸液率降低，不利于锂离子的迁移，因此隔膜离子电导率会降低，影响电池循环性能。专利US20120077015A1在两支撑层之间夹一层纳米纤维膜制备多层复合纳米复合材料，用作锂离子电池隔膜。该隔膜虽机械性能明显提高，但是隔膜孔隙率较低，厚度较大，增加电池的内阻。Zhu等(Wu YP，Zhu Y，Xiao S，et al.A trilayer poly(vinylidene fluoride)/polyborate/poly(vinylidene fluoride)gel polymer electrolytewith good performance for lithium ion batteries[J].Journal of Materials Chemistry A，2013.)将厚度约为25μm LiPAAOB浇铸膜置于用乙醇/水润湿的静电纺PVDF膜上，放置好浇铸膜后，再在浇铸膜上铺上一层静电纺PVDF膜，当乙醇、水受热挥发后就制备出了三层复合膜，中间层为涂层膜，外层为纤维膜。该膜机械强度有一定的提高，但是涂覆或浸渍不易形成均匀的电解质层，影响电极/电解质界面性质，从而影响电池的性能。
也有一些其它专利技术或文献中提到使用静电纺技术制备十字交叉取向排列的纤维膜，但是并非应用在电池隔膜中，如：专利WO2013066269A1介绍了利用接地飞轮接收得到十字交叉取向排列的Ni纤维膜，并用于石墨烯的生长，经过固化工序，剥离Ni纤维，形成具有十字交叉图案的自立式石墨烯电极。Wu等(Wu S，Tai Q，Yan F.Hybrid photovoltaic devicesbased on poly(3-hexylthiophene)and ordered electrospun ZnO nanofibers[J].The Journal ofPhysical Chemistry C，2010，114(13)：6197-6200.)得到的十字交叉的网状结构的氧化锌(ZnO)纳米纤维，并作为中间层，然而最终产品却是应用在光伏设备——太阳能电池中。Cho等(ChoS J，Kim B，An T，et al.Replicable multilayered nanofibrous patterns on a flexible film[J].Langmuir，2010，26(18)：14395-14399.)利用平行电极接收一层平行取向的静电纺纤维，通过在同一平面内90°旋转平行电极继续接收一层平行取向的静电纺纤维，最终便得到十字交叉取向排列的纤维膜，并作为柔性绝缘体而使用。Yang等(Yang X，Wang H.Electrospun functionalnanofibrous scaffolds for tissue engineering[J].Tissue Engineering.InTech；Croatia，2010：159-176.)则结合静电纺丝与层层组装技术制得的十字交叉取向排列的纤维膜，并用于组织工程领域。Tong等(Tong H W，Wang M，Lu W W.Electrospun poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate)fibrous membranes consisting of parallel-aligned fibers orcross-aligned fibers：characterization and biological evaluation[J].Journal of Biomaterials Science，Polymer Edition，2011，22(18)：2475-2497.)使用滚筒作为接收装置，利用辅助电极制备了十字交叉取向排列的静电纺纤维膜，十字交叉取向排列的纤维是的纤维膜具有良好的润湿性能、力学性能，然而，制备的纤维膜却应用于细胞繁殖领域。
发明内容
本发明旨在提供一种强度高，兼具较高孔隙率、良好浸润性能的静电纺纳米纤维电池隔膜的制备方法。
本发明提供的技术方案是：一种双向增强型静电纺电池隔膜，其特征在于，所述的双向增强型静电纺电池隔膜为一种三层复合纤维膜。其中，下层、上层是无规取向纤维膜，由平行电极在绕电极所在平面低速旋转状态下接收得到；中间层是十字交叉取向排列的纤维膜，由平行电极静止接收一段时间后再绕电极所在平面旋转90°后并静止接收一段时间而得到。由于平行电极制备的是平行取向排列的纤维，因此可以在接收屏上得到取向排列纤维层；一定时间后将平行电极绕电极所在平面旋转90°，便又在原来纤维膜上接收得到平行取向排列的纤维层，两层取向排列纤维层夹角约为90°。由此通过平行电极便得到十字交叉取向排列的纤维膜，并将得到的十字交叉取向排列的纤维膜作为中间层而制备出静电纺锂离子电池隔膜，其在纵横向上的强度有较大提高。
该制备方法利用可旋转平行电极制备十字交叉取向排列的纤维膜，提高静电纺锂离子电池隔膜纵横向机械强度而不影响纳米纤维多孔膜的基本结构，使电池的性能得到提高。该隔膜孔隙率高达55-85％，其拉伸断裂强度相对于无规取向纤维膜提高100-400％。该制备过程可在同一静电纺丝装置上完成，实现复合隔膜连续化生产，工艺简单，控制容易，操作方便，成本低。
本发明方案中，所述双向增强型静电纺锂离子电池隔膜的制备方法，包括下列步骤：
1)将一种高分子聚合物加入到有机溶剂中，机械搅拌溶解，形成均一稳定的溶液体系，制得静电纺丝液；
2)将另一种高分子聚合物加入到有机溶剂中，机械搅拌溶解，形成均一稳定的溶液体系，制得静电纺丝液；
3)将1)中制备的纺丝液静电纺丝制备下层纳米纤维膜；再将2)中制备的纺丝液静电纺丝沉积到下层纳米纤维膜上，为中间层；最后，在中间层上接收一层上层静电纺纳米纤维膜，制得三层复合纤维膜，即为双向增强型静电纺锂离子电池隔膜。
优选地，所述1)或者2)中的高分子聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氯丙烯共聚物(PVDF-HFP)、聚丙烯晴(PAN)、聚氧乙烯(PEO)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的一种或两种以上的混合物。
优选地，所述1)或者2)中的高分子聚合物所用有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、六氟异丙醇、四氢呋喃、三氟乙酸、二氯甲烷中的一种或二种以上的混合物。
优选地，所述的双向增强型静电纺锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于：所述溶液浓度为8-20wt％，高压电源电压为15-35KV，注射泵流速为0.1-1.5ml/h，接收距离为10-35cm。
优选地，所述的双向增强型静电纺锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于：所述的上、下层纤维膜由平行电极在电极所在平面旋转状态下接收得到，旋转线速度为2-15m/min；中间层纤维膜采用平行电极静止接收一段时间后再绕电极所在平面旋转90°后并静止接收一段时间而得到。
优选地，所述3)中双向增强型静电纺锂离子电池隔膜的厚度为20-40μm，其中中间层厚度约占总厚度的1/3-2/3。
为实现上述目的，本发明所采用的静电纺装置由三部分组成：控制系统1、静电纺丝系统2、辅助系统；其中，控制系统1包含纺丝控制单元、温湿度调节单元、烘燥定型控制单元、隔膜卷绕控制单元、驱动电机调速单元、滑轨变速单元，静电纺丝系统2包含高压直流电源3、注射泵4、喷丝头5、往复移动滑轨6、滑轨7、滑轨8、电极组9、接收屏10、驱动电机11，辅助系统包含温湿度监控装置12、溶剂回收装置13、烘燥定型装置14、隔膜卷绕装置15，其特征是：喷丝头5通过导线与高压直流电源3一端输出的正高压或负高压连接，并且电极组9通过导线与高压直流电源另一端的地线连接，电极组9有效接地，并且驱动电机与电极组相连驱动电极组所在平面旋转；喷丝头5的进料孔通过管路与注射泵4相连通，喷丝头5分别与直线滑轨6、7、8相连接。控制系统1是整套装置的电路总控制箱，可进行装置运行时参数的设定，其中：纺丝控制单元可以控制高压直流电源3改变纺丝电压，控制滑轨7改变接收距离，控制驱动电机11改变电极组旋转速度，控制滑轨6与7改变喷丝头5扫描速度，控制注射泵4改变流速；温湿度调节单元根据温湿度监控装置12对静电纺丝系统2内的温湿度进行调节，保持纺丝环境的稳定；烘燥定型控制单元通过向烘燥定型装置14可以控制隔膜的烘燥温度、隔膜的张力，以及隔膜表面的平整度；隔膜卷绕控制单元通过控制隔膜卷绕装置15来收集所制备的隔膜，达到连续生产的要求。
优选地，所述的制备装置，其特征在于：所述的喷丝头为平口单针喷丝头或者平口多针喷丝头，喷丝头孔径为0.5-1.2mm，喷丝头往复移动速率为10-60cm/min。
优选地，所述的制备装置，其特征在于：所述的多针喷丝头个数≥2，并为阵列式分布，两相邻喷丝头间距离为18-60mm。
优选地，所述的制备装置，其特征在于：所述电极个数≥2，两电极间相互平行，两相邻电极间的距离为2-10cm，电极长度与首尾电极间的距离保持一致，电极5可绕电极所在平面旋转，并且电极所在平面与接收屏保持平行。
与现有技术相比较，本发明所提供的双向增强型静电纺锂离子电池隔膜不仅具有无规取向静电纺锂离子电池隔膜所具有的较低的热收缩率、良好的电化学稳定性以及较高的孔隙率，还具有以下优点：
1.制备的静电纺锂离子电池隔膜通过取向排列的纤维交叉排列来达到纵横向增强的目的，增强效果明显，能满足电池组装过程的要求。
2.如果上、中、下层均采用同一种聚合物纺丝成型，则通过调节平行电极转速便可获得单一组分的增强型静电纺锂离子电池隔膜；如果上、中、下层采用两种或者两种以上聚合物，便可获得多组分的增强型静电纺锂离子电池隔膜。
3.纺丝液以及制备的静电纺锂离子电池隔膜无需任何处理，可直接获得增强效果。
4.本发明在制备电池隔膜中间层时，可以改变平行电极的绕旋转轴旋转的角度(如：将旋转90°调整为旋转5°、10°、30°或者60°)，并采用合适的聚合物进行静电纺丝，便得到出不同方向甚至是各个方向都交叉取向排列的纤维膜，从而制备出多方向甚至各向同性的增强型静电纺锂离子电池隔膜。
5.本发明直接通过接收装置结构及其运行速度来制备增强型静电纺锂离子电池隔膜，过程操作简便、流程短。
测试表明，采用本发明制备的增强型静电纺纳米纤维膜相比于无规取向静电纺纤维膜拉伸断裂强度提高100-400％。
附图说明
图1双向增强型静电纺锂离子电池隔膜结构示意图：下层、上层为无规取向纤维膜，中间层为十字交叉取向排列纤维膜。
图2双向增强型静电纺锂离子电池隔膜的制备装置。
图3接收装置为平行电极的静电纺丝装置效果图：(a)静止平行电极制备轴向取向排列纤维膜，(b)平行电极旋转90°后得到十字交叉取向排列纤维膜。
图中各附图标记所代表的含义具体如下：1.控制系统、2.静电纺丝系统、3.高压直流电源、4.注射泵、5.喷丝头组、6.往复移动滑轨、7.滑轨、8.滑轨、9.电极组、10.接收屏、11.驱动电机、12.温湿度监控装置、13.溶剂回收装置、14.烘燥定型装置、15.隔膜卷绕装置。
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例。这些具体实施例仅用于进一步叙述本发明，并不限制本发明申请的权利要求保护范围。
实施例1
将聚偏氟乙烯(PVDF)溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)与丙酮质量比＝5∶5的混合溶剂中，配制成浓度为12wt％的溶液，在50-60℃下加热搅拌至充分溶解。将溶液注入到带有平口针头的注射泵内，针头连接高压输出端，设定高压直流电源电压为15KV，注射泵流速为0.3ml/h，接收距离为15cm。选择电极个数为4，设定电极间距离为2cm，电极长度为8cm；选择单针喷丝头，喷丝头直径0.5mm，设定喷丝头往复移动速率为12cm/min。调节平行电极旋转线速度为2m/min，聚合物纺丝液经静电纺丝制备PVDF纳米纤维膜沉积在接收屏上，将平行电极缓慢调节至静止状态，一段时间后PVDF取向纤维沉积在纳米纤维膜上，之后再将平行电极旋转90°并保持静止一段时间，聚合物纺丝液经静电纺丝制备PVDF纳米纤维膜沉积在PVDF取向纤维上，即获得了双向增强型静电纺电池隔膜。
测试结果表明PVDF双向增强型静电纺电池隔膜在纵横向上拉伸断裂强度相对于无规取向纤维膜，由3.3MPa增加到了7.3MPa，约提高121％。双向增强隔膜的孔隙率约为84％。
实施例2
将聚丙烯腈(PAN)溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，配制成浓度为18wt％的溶液，在65-75℃下加热搅拌至充分溶解。将溶液注入到带有平口针头的注射泵内，针头连接高压输出端，设定高压直流电源电压为25KV，注射泵流速为1.2ml/h，接收距离为25cm。选择电极个数为10，设定相邻两电极间距离为4cm，电极长度为40cm；选择72针喷丝头，喷丝头直径0.7mm，两相邻喷丝头间距离20mm，设定喷丝头往复移动速率为20cm/min。调节平行电极旋转线速度为5m/min，聚合物纺丝液经静电纺丝制备PAN纳米纤维膜沉积在平行电极接收屏上，将平行电极缓慢调节至静止状态，一段时间后PAN取向纤维沉积在纳米纤维膜上，之后再将平行电极旋转90°并保持静止一段时间，聚合物纺丝液经静电纺丝制备PAN纳米纤维膜沉积在PAN取向纤维上，即获得了双向增强型静电纺电池隔膜。
测试结果表明PAN双向增强型静电纺电池隔膜在纵横向上拉伸断裂强度相对于无规取向纤维膜，由3.5MPa增加到了17.3MPa，约提高394％。双向增强隔膜的孔隙率约为89％。
实施例3
将聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与PVDF按质量比5∶5溶解于与N，N-二甲基乙酰胺与丙酮质量比为7∶3的混合溶剂中，配置成10wt％的溶液，在40-50℃下加热搅拌至聚合物充分溶解。将混合溶液注入到带有平口针头的注射泵内，针头连接高压输出端，设定高压直流电源电压为20KV，注射泵流速为1.0ml/h，接收距离为25cm。选择电极个数为15，设定两相邻电极间距离为6cm，电极长度为90cm；选择210针喷丝头，喷丝头直径0.9mm，两相邻喷丝头距离30mm，设定喷丝头往复移动速率为35cm/min。调节平行电极旋转线速度为13cm/min，聚合物纺丝液经静电纺丝制备PMMA/PVDF纳米纤维膜沉积在平行电极接收屏上，将平行电极缓慢调节至静止状态，PMMA/PVDF取向纤维沉积在纳米纤维膜上，之后再将平行电极旋转90°并保持静止一段时间，聚合物纺丝液经静电纺丝制备PMMA/PVDF纳米纤维膜沉积在PMMA/PVDF取向纤维上，即获得了双向增强型静电纺电池隔膜。
测试结果表明PMMA/PVDF双向增强型静电纺电池隔膜在纵横向上拉伸断裂强度相对于无规取向纤维膜，由2.4MPa增加到了8.7MPa，约提高263％。双向增强隔膜的孔隙率约为84％。
实施例4
将聚偏氟乙烯(PVDF)溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)与丙酮质量比＝5∶5的混合溶剂中，配制成浓度为12wt％的溶液，在50-60℃下加热搅拌至充分溶解。将聚丙烯腈(PAN)溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，配制成浓度为18wt％的溶液，在65-75℃下加热搅拌至充分溶解。将PVDF溶液注入到带有平口针头的注射泵内，针头连接高压输出端，设定高压电源电压为15KV，注射器流速为0.3ml/h，接收距离为15cm。选择电极个数为20，设定相邻两电极间距离为80mm，电极长度为160cm；选择380针喷丝头，喷丝头直径1.1mm，两相邻喷丝头距离40mm，设定喷丝头往复移动速率为55cm/min。调节平行电极旋转线速度为15m/min，聚合物纺丝液经静电纺丝制备PVDF纳米纤维膜沉积在接收屏上；将PAN溶液注入到另一带有平口针头的注射泵内，针头连接高压输出端，在距离针头25cm的另一端为与高压直流电源接地的平行电极。调节注射泵的注射速度为1.2ml/h，缓慢升高电压到25kv，缓慢调节平行电极至静止，一段时间后PAN取向纤维沉积在PVDF纳米纤维膜上，之后将平行电极旋转90°并保持静止一段时间，PVDF溶液经静电纺丝制备PVDF纳米纤维膜沉积在PAN取向纤维上，即获得了双向增强型静电纺电池隔膜。
测试结果表明PVDF/PAN/PVDF双向增强型静电纺电池隔膜在纵横向上拉伸断裂强度相对于无规取向纤维膜，由3.8MPa增加到了14.8MPa，约提高289％。双向增强隔膜的孔隙率约为80％。

Claims (11)

1.一种双向增强型静电纺锂离子电池隔膜，其特征在于，所述的双向增强型静电纺锂离子电池隔膜为一种三层复合纤维膜；下层、上层是无规取向纤维膜，由平行电极在电极所在平面旋转状态下接收得到，中间层是十字交叉取向排列的纤维膜，由平行电极静止接收一段时间后再绕电极所在平面旋转90°后并静止接收一段时间而得到，并且中间层约占总厚度的1/3-2/3；该隔膜孔隙率高达55-85％，其拉伸断裂强度相对于无规取向纤维膜提高了100-400％。
2.权利要求1所述的双向增强型静电纺锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
第一步：将一种高分子聚合物加入到有机溶剂中，机械搅拌溶解，形成均一稳定的溶液体系，制得静电纺丝液；
第二步：将另一种高分子聚合物加入到有机溶剂中，机械搅拌溶解，形成均一稳定的溶液体系，制得静电纺丝液；
第三步：将第一步中纺丝液静电纺丝制备下层纳米纤维膜；再将第二步中纺丝液静电纺丝沉积到下层纳米纤维膜上，为中间层；最后，在中间层上接收一层上层静电纺纳米纤维膜，制得三层复合纤维膜，即为双向增强型静电纺锂离子电池隔膜。
3.权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一步和第二步中的高分子聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氯丙烯共聚物(PVDF-HFP)、聚丙烯晴(PAN)、聚氧乙烯(PEO)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的一种或两种以上的混合物。
4.权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一步和第二步中的高分子聚合物所用有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、六氟异丙醇、四氢呋喃、三氟乙酸、二氯甲烷中的一种或二种以上的混合物。
5.权利要求2所述的隔膜制备方法，其特征在于，所述溶液浓度为8-15wt％，高压电源电压为15-35KV，注射器流速为0.1-1.5ml，接收距离为10-35cm。
6.权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第三步中下层、上层是无规取向纤维膜，由平行电极在绕电极所在平面低速旋转状态下接收得到，平行电极旋转线速度为2-15m/min；中间层是十字交叉取向排列的纤维膜，由平行电极静止接收一段时间后再绕电极所在平面旋转90°后并静止接收一段时间而得到。
7.权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述静止的平行电极接首先收得到轴向取向排列的纤维膜，通过平行电极旋转90°后在垂直于轴向取向排列方向上接收得到另一层轴向取向排列纤维，从而得到十字交叉取向排列的纤维层；而旋转平行电极接收得到无规取向排列的纤维膜；纤维的十字交叉取向排列提高了静电纺电池隔膜在纵横向的拉伸断裂强度。
8.权利要求1所述的双向增强型静电纺锂离子电池隔膜的制备装置，其特征在于，所采用的静电纺装置由三部分组成：控制系统、静电纺丝系统、辅助系统；其中，控制系统包含纺丝控制单元、温湿度调节单元、烘燥定型控制单元、隔膜卷绕控制单元、驱动电机调速单元、滑轨变速单元，静电纺丝系统包含高压直流电源、注射泵、喷丝头、往复移动滑轨、滑轨、滑轨、电极组、接收屏、驱动电机，辅助系统包含温湿度监控装置、溶剂回收装置、烘燥定型装置、隔膜卷绕装置，其特征是：喷丝头通过导线与高压直流电源一端输出的正高压或负高压连接，并且电极组通过导线与高压直流电源另一端的地线连接，电极组有效接地，并且驱动电机与电极组相连驱动电极组所在平面旋转；喷丝头的进料孔通过管路与注射泵相连通，喷丝头与直线滑轨相连接。
9.权利要求8所述的制备装置，其特征在于，所述电极个数≥2，两电极间相互平行，两相邻电极间的距离为2-10cm，电极长度与首尾电极间的距离保持一致，电极可绕电极所在平面旋转，并且电极所在平面与接收屏保持平行。
10.权利要求8所述的制备装置，其特征在于，所述的喷丝头为平口单针喷丝头或者平口多针喷丝头，喷丝头孔径为0.5-1.2mm，喷丝头往复移动速率为10-60cm/min。
11.权利要求10所述的制备装置，其特征在于，所述多针喷丝头个数≥2，并为阵列式分布，两相邻喷丝头间距离为18-60mm。
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