CN105666902B - 一种孔径可调均匀多孔膜的制备方法 - Google Patents

一种孔径可调均匀多孔膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种孔径可调均匀多孔膜的制备方法，包括以下过程：(1)用拉制光纤法制备具有六方密堆结构的微针模板；(2)选用一定厚度的一种聚烯烃聚合物薄膜或多种聚烯烃聚合物的混合薄膜，并测量选用的聚合物薄膜在无孔时的熔融温度；(3)制备聚二甲基硅氧烷层，并将选用的聚合物薄膜放置在聚二甲基硅氧烷层上得到压印膜层；(4)将微针模板和压印膜层在测量的熔融温度下进行热压，热压10min后，获得孔径均匀的多孔膜，将该多孔膜冷却到室温后，再经熔融温度下不同时间热处理，即可得到均匀可调孔尺寸结构的多孔膜。本发明的制备方法简单、成膜质量高，可应用于锂离子二次电池、燃料电池、水处理、催化合成和氯碱工业等多种领域。

Description

一种孔径可调均匀多孔膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种具有孔径均匀可调复合结构膜及制备方法，属于材料微结构及其制备技术领域。
背景技术
与常用的铅酸电池、镍铬电池、镍氢电池等二次电池相比，锂离子二次电池具有：高能量密度、无污染、高电压、循环性能高、无记忆效应、可快速充电等优点。膜是置于电池正负极之间的多微孔薄膜，可以让离子在其中自由通过，并同时隔断正负极的直接接触。它是离子快速交换的通道，以便电池内形成循环回路。在所有电池中，膜均起着至关重要的作用。膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等锂离子电池的关键性能，直接影响锂离子电池的容量、循环性及安全性，性能优异的膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
电池膜约占锂离子电池成本的20～30％。锂离子电池市场的持续扩大，必将导致电池膜需求量的不断增长。然而市场中却并没有太多的关于电池膜的信息，因此改善其性能、延长其使用寿命及降低生产成本这些任务依然迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有均匀可调孔尺寸结构膜的制备方法，通过调节膜孔尺寸，从而控制膜的孔隙率和孔径大小，使该膜在电池制备和提高电池性能等领域获得广泛应用。
本发明的技术方案如下：
一种孔径可调均匀多孔膜的制备方法，包括以下过程：
(1)用拉制光纤法制备具有六方密堆结构的微针模板；
(2)选用1μm-100μm厚度的一种聚烯烃聚合物薄膜或多种聚烯烃聚合物的混合薄膜，并测量选用的聚合物薄膜在无孔时的熔融温度；
(3)制备聚二甲基硅氧烷层：硅胶弹性固化物和硅橡胶按1:10的比例在烧杯中混合搅拌均匀，在空气中放置一定时间至气泡消除，放入115℃烘箱1h取出，用刮刀将聚二甲基硅氧烷层刮出；将步骤(2)的聚合物薄膜放置在聚二甲基硅氧烷层上得到压印膜层；聚二甲基硅氧烷层由于其重力承重均匀性，作为保护层，可使微针模板热压时能均匀刺入；
(4)将步骤(1)的微针模板和步骤(3)的压印膜层在测量的熔融温度下进行热压，热压10min后，获得孔径均匀的多孔膜，将该多孔膜冷却到室温后，再经熔融温度下不同时间热处理，热处理温度为50-200℃，即可得到均匀可调孔尺寸结构的多孔膜，多孔膜孔径的可调范围为10nm-125μm。
与现有技术相比，本发明的优点有：(1)可获得具有均匀孔尺寸结构膜；(2)膜的孔形状、孔径可以调节；(3)制备方法简单、成膜质量高，模板可多次重复使用，且成本低廉，工艺简单可靠；(4)本发明的方法可应用于锂离子二次电池、燃料电池、水处理、催化合成和氯碱工业等多种领域。
附图说明
图1是本发明实施例中采用的微针模板扫描电镜照片；
图2是本发明实施例1中163℃热压10min后聚丙烯膜层的扫描电镜照片；
图3是本发明实施例2中163℃热压10min并再次在163℃加热5min后聚丙烯膜层的扫描电镜照片；
图4是本发明实施例3中163℃热压10min并再次在163℃加热10min后聚丙烯膜层的扫描电镜照片；
图5是本发明实施例4中163℃热压10min并再次在163℃加热15min后聚丙烯膜层的扫描电镜照片；
图6是本发明实施例5中163℃热压10min并再次在163℃加热20min后聚丙烯膜层的扫描电镜照片；
图7是本发明实施例6中163℃热压10min并再次在163℃加热25min后聚丙烯膜层的扫描电镜照片；
图8是本发明实施例1-6膜孔径大小与再次在163℃加热时间关系图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。
本实施例中使用的聚合物的膜层，厚度为20μm，微针模板采用拉制光纤法制备。图1是微针模板的扫描电镜照片，可以看到，微针模板大致呈六方密堆结构。
实施例1：
将热压装置、聚二甲基硅氧烷、微针模板、聚丙烯膜放入烘箱预热10min，然后在163℃热压10min，自然冷却30min，热压重量为1699g。
实施例2：
将热压装置、聚二甲基硅氧烷、微针模板、聚丙烯膜放入烘箱预热10min，然后在163℃热压10min，取出模具再次在163℃加热5min，自然冷却30min，热压重量为1699g。
实施例3：
将热压装置、聚二甲基硅氧烷、微针模板、聚丙烯膜放入烘箱预热10min，然后在163℃热压10min，取出模具再次在163℃加热10min，自然冷却30min，热压重量为1699g。
实施例4：
将热压装置、聚二甲基硅氧烷、微针模板、聚丙烯膜放入烘箱预热10min，然后在163℃热压10min，取出模具再次在163℃加热15min，自然冷却30min，热压重量为1699g。
实施例5：
将热压装置、聚二甲基硅氧烷、微针模板、聚丙烯膜放入烘箱预热10min，然后在163℃热压10min，取出模具再次在163℃加热20min，自然冷却30min，热压重量为1699g。
实施例6：
将热压装置、聚二甲基硅氧烷、微针模板、聚丙烯膜放入烘箱预热10min，然后在163℃热压10min，取出模具再次在163℃加热25min，自然冷却30min，热压重量为1699g。

Claims (4)

1.一种孔径可调均匀多孔膜的制备方法，其特征在于，包括以下过程：
(1)用拉制光纤法制备具有六方密堆结构的微针模板；
(2)选用一定厚度的一种聚烯烃聚合物薄膜或多种聚烯烃聚合物的混合薄膜，并测量选用的聚合物薄膜在无孔时的熔融温度；
(3)制备聚二甲基硅氧烷层：硅胶弹性固化物和硅橡胶按1:10的比例在烧杯中混合搅拌均匀，在空气中放置一定时间至气泡消除，放入115℃烘箱1h取出，用刮刀将聚二甲基硅氧烷层刮出；将步骤(2)的聚合物薄膜放置在聚二甲基硅氧烷层上得到压印膜层；
(4)将步骤(1)的微针模板和步骤(3)的压印膜层在测量的熔融温度下进行热压，热压10min后，获得孔径均匀的多孔膜，将该多孔膜冷却到室温后，再经熔融温度下不同时间热处理，即可得到均匀可调孔尺寸结构的多孔膜。
2.根据权利要求1所述的一种孔径可调均匀多孔膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，薄膜的厚度为1μm-100μm。
3.根据权利要求1所述的一种孔径可调均匀多孔膜的制备方法，其特征在于，步骤(4)中的热处理温度为50-200℃。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种孔径可调均匀多孔膜的制备方法，其特征在于，多孔膜孔径的可调范围为10nm-125μm。
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