CN105957997B - 具有高浸润性网格状锂离子电池隔膜的改性方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有高浸润性网格状锂离子电池隔膜的改性方法，属于锂离子电池隔膜的改性技术领域。本发明的技术方案要点为：将锂离子电池隔膜浸泡于硝酸与高锰酸钾形成的混合溶液中，密封后置于20‑60℃的恒温水浴中反应6‑72h，然后用双氧水或盐酸溶液清洗干净减压抽滤后自然晾干，切边后于30‑60℃真空干燥12‑72h得到厚度为25‑32μm、孔隙率为40%‑70%的高浸润性网格状锂离子电池隔膜。本发明制得的高浸润性锂离子电池隔膜孔径均匀、浸润性好且离子导电率高，提高了锂离子电池隔膜的亲水性和亲电解液性，同时也提高了锂离子电池的充放电容量，制得的高浸润性锂离子电池隔膜耐电解液腐蚀，工艺简单，稳定性强且易于产业化运用。

Description

具有高浸润性网格状锂离子电池隔膜的改性方法
技术领域
本发明属于锂离子电池隔膜的改性技术领域，具体涉及一种具有高浸润性网格状锂离子电池隔膜的改性方法。
背景技术
因为锂离子电池能量密度高、单体电压高、倍率性能好、自放电小和绿色环保等特点，所以被大量应用于数码产品、电动车和电动汽车等领域。锂离子电池的隔膜材料大部分是通过聚烯烃材料单向或双向拉伸制备而成的。由于所用多是聚烯烃类材料，本身是非极性的，所以使得其对水、电解液的浸润性很差，从而严重影响其对电解液的吸液率、保液率及离子电导率等电化学性能，也影响到对隔膜表面的进一步修饰。因此提高聚烯烃微孔膜对电解液的浸润性具有相当重要的意义。目前提高锂离子电池隔膜对电解液浸润性的方法多是等离子处理接枝、紫外光照射接枝及其它射线辐照接枝等手段在隔膜的表面引入亲水性基团来提高隔膜的浸润性。然而这些方法的加工设备价格相对较高、程序繁琐且原料成本也比较高，因此影响其大规模的工业化使用。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种成本低廉且操作简单的高浸润性网格状锂离子电池隔膜的改性方法，该方法通过低成本氧化法对锂离子电池隔膜进行改性，并采用特殊的清洗方法对锂离子电池隔膜进行清洗，有效增强了聚烯烃微孔膜对电解液的润湿性，有助于锂离子通过，可提高锂离子电池的充放电容量，因此对锂离子电池的研究具有重大意义。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案：具有高浸润性网格状锂离子电池隔膜的改性方法，其特征在于具体步骤为：将锂离子电池隔膜浸泡于硝酸与高锰酸钾形成的混合溶液中，其中硝酸与高锰酸钾的质量比为20-60:1，硝酸的质量浓度为98%或68%，密封后置于20-60℃的恒温水浴中反应6-72h，然后用双氧水或盐酸溶液清洗干净，其中双氧水的质量浓度为35%，盐酸溶液的摩尔浓度为1-5mol/L，减压抽滤后自然晾干，切边后于30-60℃真空干燥12-72h得到厚度为25-32μm、孔隙率为40%-70%的高浸润性网格状锂离子电池隔膜。
进一步优选，所述锂离子电池隔膜为PP微孔膜、PE微孔膜或PP/PE/PP复合微孔膜。
进一步优选，所述减压抽滤的压力为0.03-0.08MPa，减压抽滤过程所用的清洗剂为去离子水、无水乙醇或丙酮中的一种或多种。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：1、制得的高浸润性锂离子电池隔膜孔径均匀、浸润性好且离子导电率高；2、提高了锂离子电池隔膜的亲水性；3、提高了锂离子电池隔膜的亲电解液性；4、制得的高浸润性锂离子电池隔膜耐电解液腐蚀，工艺简单，稳定性强且易于产业化运用；5、制备高浸润性锂离子电池隔膜的过程中设备简单、操作方便且成本低廉。
附图说明
图1是改性前的锂离子电池隔膜的SEM图；
图2是本发明实施例1制得的锂离子电池隔膜的SEM图，由图可知，制得的锂离子电池隔膜为网格状结构。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
将聚丙烯微孔膜浸泡在硝酸与高锰酸钾的混合溶液中(其中硝酸与高锰酸钾的质量比为60:1，硝酸的质量浓度为98%)，密封后置于25℃的恒温水浴中反应12h，再用摩尔浓度为3mol/L的盐酸溶液清洗干净，用去离子水作为清洗剂于0.05MPa的压力减压抽滤后自然晾干，切边后置于40℃的真空干燥箱中干燥24h得到高浸润性锂离子电池隔膜。
实施例2
将聚丙烯微孔膜浸泡在硝酸与高锰酸钾的混合溶液中(其中硝酸与高锰酸钾的质量比为40:1，硝酸的质量浓度为68%)，密封后置于20℃的恒温水浴中反应72h，再用摩尔浓度为1mol/L的盐酸溶液清洗干净，用无水乙醇作为清洗剂于0.08MPa的压力减压抽滤后自然晾干，切边后置于60℃的真空干燥箱中干燥12h得到高浸润性锂离子电池隔膜。
实施例3
将聚丙烯微孔膜浸泡在硝酸与过硫酸钾的混合溶液中(其中硝酸与过硫酸钾的质量比为40:1，硝酸的质量浓度为98%)，密封后置于25℃的恒温水浴中反应12h，再用摩尔浓度为3mol/L的盐酸溶液清洗干净，用去离子水作为清洗剂于0.05MPa的压力减压抽滤后自然晾干，切边后置于40℃的真空干燥箱中干燥24h得到高浸润性锂离子电池隔膜。
实施例4
将聚丙烯微孔膜浸泡在硝酸与过硫酸钾的混合溶液中(其中硝酸与过硫酸钾的质量比为40:1，硝酸的质量浓度为68%)，密封后置于25℃的恒温水浴中反应72h，再用摩尔浓度为3mol/L的盐酸溶液清洗干净，用去离子水作为清洗剂于0.05MPa的压力减压抽滤后自然晾干，切边后置于40℃的真空干燥箱中干燥24h得到高浸润性锂离子电池隔膜。
实施例5
采用去离子水和六氟磷酸锂电解液进行接触角测试，将液滴(液滴体积为3μL)滴于锂离子电池膈膜表面，每个样品取相距间距5mm 的三个点进行测量，共6次读数，取算术平均值。不同的改性方法制得的聚丙烯微孔膜对水和电解液的接触角测试结果见表1。
表1 不同的改性方法制得的聚丙烯微孔膜对水和电解液的接触角测试
借助于复配氧化剂水溶液的配比，进而控制氧化剂的作用强度，便于通过时间参数来 调节隔膜的化学氧化程度。在对隔膜的其他性能影响不大的前提下，获得高浸润性网格状锂离子电池隔膜。聚烯烃微孔膜对水的接触角从89.2º可提高至85.7º，提高效果不明显，但是对六氟磷酸锂电解液的接触角从原始的33.5º可提高至12.4º，使用硝酸与高锰酸钾的复配体系提高效果更加明显，润湿效果较为理想。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (2)

1.具有高浸润性网格状锂离子电池隔膜的改性方法，其特征在于具体步骤为：将锂离子电池隔膜浸泡于硝酸与高锰酸钾形成的混合溶液中，其中硝酸与高锰酸钾的质量比为60:1，硝酸的质量浓度为98%，密封后置于25℃的恒温水浴中反应12h，然后用盐酸溶液清洗干净，其中盐酸溶液的摩尔浓度为3mol/L，减压抽滤后自然晾干，切边后于40℃条件下真空干燥24h得到厚度为25-32μm、孔隙率为40%-70%的高浸润性网格状锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜为聚烯烃微孔膜，改性后的聚烯烃微孔膜对六氟磷酸锂电解液的接触角从原始的33.5º提高至12.4º。
2.根据权利要求1所述的具有高浸润性网格状锂离子电池隔膜的改性方法，其特征在于：所述减压抽滤的压力为0.03-0.08MPa，减压抽滤过程所用的清洗剂为去离子水、无水乙醇或丙酮中的一种或多种。
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