CN106229446A - 锂电池多元复合隔膜的一体成型制备方法及隔膜材料 - Google Patents

锂电池多元复合隔膜的一体成型制备方法及隔膜材料 Download PDF

Info

Publication number
CN106229446A
CN106229446A CN201610629990.4A CN201610629990A CN106229446A CN 106229446 A CN106229446 A CN 106229446A CN 201610629990 A CN201610629990 A CN 201610629990A CN 106229446 A CN106229446 A CN 106229446A
Authority
CN
China
Prior art keywords
organic solvent
barrier film
nanofiber
multiple elements
composite
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.)
Granted
Application number
CN201610629990.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106229446B (zh
Inventor
陈卫
柴春芳
刘勇标
王晓明
方祺
徐远新
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liyang Anode Shield New Material Technology Co., Ltd.
Original Assignee
Zhejiang Polar Shield New Mstar Technology Ltd
Shanghai Putailai New Energy Technology Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Polar Shield New Mstar Technology Ltd, Shanghai Putailai New Energy Technology Co Ltd filed Critical Zhejiang Polar Shield New Mstar Technology Ltd
Priority to CN201610629990.4A priority Critical patent/CN106229446B/zh
Publication of CN106229446A publication Critical patent/CN106229446A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106229446B publication Critical patent/CN106229446B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/446Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种锂电池多元复合隔膜的一体成型制备方法及隔膜材料,将纳米纤维主材加入有机溶剂中,加热、搅拌,使纳米纤维主材在有机溶剂中溶解均匀,得到纳米纤维主材‑有机溶剂饱和溶液;另取有机溶剂,将无机纳米粉体颗粒加入其中并搅拌,得到无机纳米粉体颗粒‑有机溶剂浆料;将无机纳米粉体颗粒‑有机溶剂浆料加入到纳米纤维主材‑有机溶剂饱和溶液中,混合搅拌均匀后得到静电纺丝浆料;将静电纺丝浆料在多头静电纺丝设备上进行纺丝,得到由复合纳米纤维组成的复合纤维膜;在纺丝过程中,将液态的有机聚合物涂覆包裹于复合纤维膜之外,得到多元复合隔膜半成品;将多元复合隔膜半成品进行拉伸、冷却、收卷,得到多元复合隔膜成品。

Description

锂电池多元复合隔膜的一体成型制备方法及隔膜材料
技术领域
本发明涉及材料技术领域,尤其涉及一种锂电池多元复合隔膜的一体成型制备方法及隔膜材料。
背景技术
基于锂电池安全性等方面的考虑,在隔膜上涂布氧化铝和聚偏氟乙烯(PVDF)是当前所知的最有效的办法。根据锂电池应用场所的不同,隔膜上氧化铝、PVDF涂层的厚度、涂覆单双面各不相同。但是,无论涂氧化铝或者PVDF都存在以下几个问题:1)涂布成品率不高,造成隔膜大量损耗;2)涂层易脱落,尤其氧化铝涂层在电池充放电一定次数后即与隔膜脱离,产生安全隐患;3)氧化铝与PVDF混涂时两种粒子混合不均匀,涂布困难,涂布质量不佳;4)涂布氧化铝或PVDF后隔膜厚度增加,导致电池容量降低;5)额外的涂布带来费时费工的问题。
为了解决当前隔膜存在的问题,人们一直在研究开发新型的隔膜,多种材料复合的多功能隔膜已成为人们研究的热点。现有报导的工艺和技术多以有机材料与无机粉体复合,通过静电纺丝、喷涂等工艺得到有机聚合物与无机粉体复合的纳米纤维组成的新型隔膜,或将有机聚合物与无机粉体复合的纳米纤维通过各种方法再涂布于聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)或无纺布表面。
专利CN102931370利用带有扁平滚筒电极的静电纺丝机将纳米氧化物、氮化物等无机粉末与PVDF、聚酰亚胺(PI)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)有机高分子复合形成无纺布型纳米纤维膜。该专利已经得到了无机纳米粉体与有机纳米纤维复合的纤维膜,但是该专利只是将复合纤维膜在无纺布表面沉积,存在以下几个问题:1)沉积于无纺布表面的纤维膜厚度难以控制;2)纤维膜膜孔不均匀;3)纤维膜在无纺布表面粘附性不强,易脱落。
专利CN103258978将偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物和聚乙二醇加入到有机溶剂中,加热搅拌溶解,形成透明溶液,冷却至室温,经搅拌和超声处理将无机纳米颗粒分散在溶液中,得到纺丝液。将所得的纺丝液静电纺丝,得到初生偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物无机复合纳米纤维膜;再将所得的初生偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物无机复合纤维膜浸渍在蒸馏水中除去聚乙二醇,干燥处理,得到偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物无机复合多孔纳米纤维理离子电池隔膜。该专利得到的复合纤维膜是单纯偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物与无机纳米粒子复合,存在膜孔不均匀、厚度难控制、宽度不够等问题,很难投入实际应用。
专利CN103618056A将无机纳米粒子/乙烯乙烯醇共聚物/乙酸丁酸纤维素共混挤出,经丙酮萃取得到无机纳米粒子/乙烯乙烯醇共聚物纳米纤维,再制备成悬浮液,均匀喷涂于无纺布的两面,干燥后得到无机纳米粒子/乙烯乙烯醇共聚物纳米纤维膜,再将由无机纳米粒子制备成的悬浮液均匀喷涂于其膜层上,干燥后得到理离子电池隔膜用三维多孔结构纳米纤维膜。该专利通过共混挤出的方法制备了无机纳米粒子/乙烯乙烯醇共聚物纳米纤维,又将纳米纤维制备成悬浮液喷涂于无纺布的两面。该专利存在纳米纤维难分散,涂层厚度不均匀,涂层易脱落等问题。
专利CN103474610将高分子聚合物加入到有机溶剂中,机械搅拌溶解,形成透明溶液,制得静电纺丝液;将无机纳米颗粒和高分子聚合物混合加入到有机溶剂中,机械搅拌,制得无机纳米颗粒悬浮液;将第一步中制备的纺丝液静电纺丝制备下层纳米纤维膜,再将第二步中制备的无机纳米颗粒悬浮液经静电喷雾沉积到下层纳米纤维膜上,作为中间层,最后,在无机颗粒层上接收一层静电纺丝纳米纤维膜,制得复合理离子电池隔膜。该专利工艺复杂,可操作性不强,无机纳米颗粒喷涂于纳米纤维膜上易出现掉粉或者堵孔的现象,且两层纤维膜中间夹一层纳米粉体膜,材料整体性不强,层之间易脱离。
发明内容
本发明实施例提供了一种锂电池多元复合隔膜的一体成型制备方法,该方法通过静电纺丝工艺制备内嵌无机纳米粉体的有机纳米纤维膜,并将有机聚合物通过浸渍、喷涂、涂布等工艺与所得复合纳米纤维膜进行复合,通过拉伸、造孔一体成型,得到集陶瓷涂层膜、PVDF或PI或PET涂层膜、PP或PE基膜所具有的优点于一身的多元复合隔膜。
第一方面,本发明实施例提供了一种锂电池多元复合隔膜的一体成型制备方法,包括:
将纳米纤维主材加入有机溶剂中,加热、搅拌,使所述纳米纤维主材在所述有机溶剂中溶解均匀,得到无色透明的纳米纤维主材-有机溶剂饱和溶液;其中,所述纳米纤维主材包括聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的任一种;
另取有机溶剂,将无机纳米粉体颗粒加入所述另取有机溶剂并搅拌,得到无机纳米粉体颗粒-有机溶剂浆料;其中,所述无机纳米粉体颗粒占所述无机纳米粉体颗粒-有机溶剂浆料的质量百分比为10%~60%;
将所述无机纳米粉体颗粒-有机溶剂浆料加入到所述纳米纤维主材-有机溶剂饱和溶液中,混合搅拌均匀后得到静电纺丝浆料;
将所述静电纺丝浆料在多头静电纺丝设备上进行纺丝,得到由复合纳米纤维组成的复合纤维膜;
在所述纺丝过程中,将液态的有机聚合物涂覆包裹于所述复合纤维膜之外,得到多元复合隔膜半成品;
将所述多元复合隔膜半成品进行拉伸、冷却、收卷,得到多元复合隔膜成品。
优选的,所述无机纳米粉体颗粒包括氧化铝、氧化锆、勃姆石、氢氧化镁、硫酸钡、氧化硅、氮化铝中的一种或多种。
优选的,所述无机纳米粉体颗粒的粒度在30nm~300nm范围内。
优选的,所述无机纳米粉体颗粒在所述静电纺丝浆料中的质量百分比为0.2%~30%。
优选的,所述复合纳米纤维的直径为50nm~500nm。
优选的,所述复合纤维膜的厚度为1μm~20μm。
优选的,所述有机聚合物包括聚丙烯或聚乙烯。
优选的,所述将液态的有机聚合物涂覆包裹于所述复合纤维膜之外具体为:
将液态的有机聚合物采用喷涂或浸渍或涂布的方式涂覆包裹于所述复合纤维膜之外;
所述液态的有机聚合物为熔融态的有机聚合物的稀释溶液。
优选的,所述复合纤维膜与所述有机聚合物的质量比在20/80至80/20范围内。
第二方面,本发明实施例提供了一种使用上述第一方面所述方法制备的锂电池多元复合隔膜材料。
本发明实施例提供的锂电池多元复合隔膜的一体成型制备方法,通过将无机纳米粉体内嵌于PVDF或PI或PET纳米纤维中,组成复合纤维膜;再将液态的PP或PE采用浸渍、喷涂或涂布的方式涂覆包裹于复合纤维膜之外,将复合纤维膜完全覆盖,并通过复合纤维膜的孔道互相接触、连接,从而与复合纤维膜融为一体,再将涂覆包裹后的复合纤维膜进行拉伸、造孔,得到宽度、厚度、膜孔径可控的多元复合隔膜。
附图说明
下面通过附图和实施例,对本发明实施例的技术方案做进一步详细描述。
图1为本发明实施例1提供的锂电池多元复合隔膜的一体成型制备方法流程图。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明进行进一步的详细说明,但并不意于限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明实施例1提供了一种锂电池多元复合隔膜的一体成型制备方法,所述制备方法包括:
步骤10,将纳米纤维主材加入有机溶剂中,加热至120℃~200℃、搅拌2小时~8小时,使纳米纤维主材在有机溶剂中溶解均匀,得到无色透明的纳米纤维主材-有机溶剂饱和溶液;其中,纳米纤维主材包括聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的任一种。
有机溶剂包括:二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和二甲基甲酰胺(DMF)中的任一种。
步骤20,另取有机溶剂,将无机纳米粉体颗粒加入另取的有机溶剂并搅拌,得到无机纳米粉体颗粒-有机溶剂浆料;具体的,无机纳米粉体颗粒在无机纳米粉体颗粒-有机溶剂浆料中的质量百分比为10%~60%;
有机溶剂包括:二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和二甲基甲酰胺(DMF)中的任一种,但所选溶剂需与步骤10中所用溶剂一致。
无机纳米粉体颗粒可以包括氧化铝、氧化锆、勃姆石、氢氧化镁、硫酸钡、氧化硅、氮化铝中的一种或多种;
无机纳米粉体颗粒的粒度在30nm~300nm范围内。
步骤30,将无机纳米粉体颗粒-有机溶剂浆料加入到纳米纤维主材-有机溶剂饱和溶液中,混合搅拌10小时~24小时,使浆料分散均匀后得到静电纺丝浆料;
在混合搅拌均匀后得到的静电纺丝浆料中,无机纳米粉体颗粒所占的质量百分比在0.2%~30%之间。
步骤40,将所述静电纺丝浆料在多头静电纺丝设备上进行纺丝,得到由复合纳米纤维组成的复合纤维膜;
其中,复合纳米纤维的直径在50nm-500nm之间;复合纤维膜的厚度在1μm~20μm之间。
制得的复合纤维膜上具有复合纤维膜孔道。
步骤50,在纺丝过程中,将液态的有机聚合物涂覆包裹于所述复合纤维膜之外,得到多元复合隔膜半成品;
其中,有机聚合物为聚丙烯或聚乙烯;液态的有机聚合物为熔融态有机聚合物的稀释溶液,粘度保持在1000-3000mPa.S范围内。
具体的,步骤50是与步骤40同步执行的。随着步骤40中复合纤维膜不断形成向前延伸的同时,将熔融态有机聚合物的稀释溶液涂覆包裹复合纤维膜之外。涂覆包裹的方法可以采用喷涂、浸渍或者涂布的方式。其中,复合纤维膜与有机聚合物的质量比在20/80至80/20范围内,涂覆包裹于复合纤维膜两侧表面的有机聚合物,经复合纤维膜孔道互相接触粘连,将复合纤维膜完整包裹,得到有机聚合物与复合纤维膜进一步复合的多元复合隔膜半成品。由此制得的多元复合隔膜半成品的厚度是可控的。
步骤60,将多元复合隔膜半成品进行拉伸、冷却、收卷,得到多元复合隔膜成品;
具体的,将多元复合隔膜半成品经单向或多向拉伸、造孔得到一定宽度、厚度的多元复合隔膜成品,其膜孔均匀,然后再进行收卷、分切。
本发明实施例提供的锂电池多元复合隔膜的一体成型制备方法,通过将无机纳米粉体内嵌于PVDF或PI或PET纳米纤维中,组成复合纤维膜;再将液态的PP或PE采用浸渍、喷涂或涂布的方式涂覆包裹于复合纤维膜之外,将复合纤维膜完全覆盖,并通过复合纤维膜的孔道互相接触、连接,从而与复合纤维膜融为一体,再将将涂覆包裹后的复合纤维膜进行拉伸、造孔,得到宽度、厚度、膜孔径可控的多元复合隔膜。
为更好的理解本发明提供的技术方案,下述以多个具体实例分别说明应用本发明上述实施例提供的方法制备锂电池多元复合隔膜的具体过程。
实施例2
步骤1,称取200gPVDF粉末,加热、搅拌溶解于DMAc中,得到PVDF-DMAc饱和溶液;另称取66.7g氧化铝粉末溶解于100gDMAc中,搅拌使氧化铝粉末分散均匀,得到氧化铝-DMAc浆料;将氧化铝-DMAc浆料与PVDF-DMAc溶液混合,持续搅拌20小时,得到静电纺丝浆液。
步骤2,将PP在170℃下溶解,加入适量稀释剂,调节得到粘度为1500mPa.s的PP熔融液体,将该PP熔融液体转移至喷涂设备容器中。
步骤3,将静电纺丝浆液移至多喷头静电纺丝设备推送器中,设置电压为20kV,纺丝距离为18cm。启动纺丝,氧化铝-PVDF纳米纤维组成的复合膜沉积于铝箔传送带上,将复合膜前端固定于对应宽度的夹子上,并牵引至PP喷涂设备喷头处,在复合膜两面各均匀喷涂一层PP熔融液体。夹子继续牵引喷涂有PP熔融液体的复合膜,在此过程中涂覆包裹于复合膜两侧表面的PP熔融液体经复合膜孔道互相渗透、粘连、将复合膜完全包裹并一定程度固化。然后对包裹固化后的复合膜进行拉伸、造孔。冷却后收卷得到宽度为1.5m,厚度为15μm的PP包裹PVDF-氧化铝纳米纤维的复合隔膜。
实施例3
步骤1,称取200gPVDF粉末加热、搅拌溶解于DMAc中,得到PVDF-DMAc饱和溶液;另称取66.7g氧化铝粉末溶解于100gDMAc中,搅拌使氧化铝粉末分散均匀,得到氧化铝-DMAc浆料;将氧化铝-DMAc浆料与PVDF-DMAc溶液混合,持续搅拌20小时,得到静电纺丝浆液。
步骤2,将PP在170℃下溶解,加入稀释剂,调节得到粘度为1500mPa.s的PP熔融液体。将该PP熔融液体转移至浸渍设备容器中。
步骤3,将静电纺丝浆液移至多喷头静电纺丝设备推送器中,设置电压为20kV,纺丝距离为18cm。启动纺丝,氧化铝-PVDF纳米纤维组成的复合膜沉积于铝箔传送带上,将复合膜前端固定于对应宽度的夹子上,并牵引至PP浸渍设备滚轴处,滚轴下压带动复合膜进入PP熔融液中,在复合膜两面各附着一层PP熔融液体,经刮刀刮除多余PP熔融液体,得到一定厚度的PP涂层。夹子继续牵引涂有PP熔融液体的复合膜,在此过程中涂覆包裹于复合膜两侧表面的PP熔融液体经复合膜孔道互相渗透、粘连、将复合膜完全包裹并一定程度固化。然后对包裹固化后的复合膜进行拉伸、造孔。冷却后收卷得到宽度为1.5m,厚度为15μm的PP包裹PVDF-氧化铝纳米纤维的复合隔膜。
实施例4
步骤1,称取200gPVDF粉末加热、搅拌溶解于DMAc中,得到PVDF-DMAc饱和溶液;另称取66.7g氧化铝粉末溶解于100gDMAc中,搅拌使氧化铝粉末分散均匀,得到氧化铝-DMAc浆料;将氧化铝-DMAc浆料与PVDF-DMAc溶液混合,持续搅拌20小时,得到静电纺丝浆液。
步骤2,将PP在170℃下溶解,加入稀释剂,调节得到粘度为1500mPa.s的PP熔融液体。将该PP熔融液体转移至涂布设备容器中。
步骤3,将静电纺丝浆液移至多喷头静电纺丝设备推送器中,设置电压为20kV,纺丝距离为18cm。启动纺丝,氧化铝-PVDF纳米纤维组成的复合膜沉积于铝箔传送带上,将复合膜前端固定于对应宽度的夹子上,并牵引至PP涂布设备滚轴处,在复合膜两面各涂一层PP熔融液体,得到一定厚度的PP熔融液体涂层。收集涂有PP熔融液体的复合膜,在此过程中涂覆包裹于复合膜两侧表面的PP熔融液体经复合膜孔道互相渗透、粘连、将复合膜完全包裹并一定程度固化。然后对包裹固化后的复合膜进行拉伸、造孔。冷却后收卷得到宽度为1.5m,厚度为15μm的PP包裹PVDF-氧化铝纳米纤维的复合隔膜。
实施例5
步骤1,称取150gPI粉末溶解于NMP中,得到饱和的PI-NMP溶液;另称取66.7g氧化铝粉末溶解于100gNMP中,搅拌使氧化铝粉末分散均匀,得到氧化铝-NMP浆料;将氧化铝-NMP浆料与PI-NMP溶液混合,持续搅拌20小时,得到静电纺丝浆液。
步骤2,将PP在170℃下溶解,加入适量稀释剂,调节得到粘度为1500mPa.s的PP熔融液体。将该PP熔融液体转移至喷涂设备容器中。
步骤3,将静电纺丝浆液移至多喷头静电纺丝设备推送器中,设置电压20kV,纺丝距离18cm。启动纺丝,氧化铝-PI纳米纤维组成的复合膜沉积于铝箔传送带上,将复合膜前端固定于对应宽度的夹子上,并牵引至PP喷涂设备喷头处,在复合膜两面各均匀喷涂一层PP熔融液体。夹子继续牵引喷涂有PP熔融液体的复合膜,在此过程中涂覆包裹于复合膜两侧表面的PP熔融液体经复合膜孔道互相渗透、粘连、将复合膜完全包裹并一定程度固化。然后对包裹固化后的复合膜进行拉伸、造孔。冷却后收卷得到宽度为1.5m,厚度为15μm的PP包裹PI-氧化铝纳米纤维的复合隔膜。
实施例6
步骤1,称取150gPET粉末溶解于N-甲基吡咯烷酮(NMP)中,得到PI-NMP饱和溶液;另称取66.7g氧化铝粉末溶解于100gNMP中,搅拌使氧化铝粉末分散均匀,得到氧化铝-NMP浆料;将氧化铝-NMP浆料与PI-NMP溶液混合,持续搅拌20小时,得到静电纺丝浆液。
步骤2,将PP在170℃下溶解,加入适量稀释剂,调节得到粘度为300mPa.s的PP熔融液体。将该PP熔融液体转移至喷涂设备容器中。
步骤3,将静电纺丝浆液移至多喷头静电纺丝设备推送器中,设置电压20kV,纺丝距离18cm。启动纺丝,氧化铝-PI纳米纤维组成的复合膜沉积于铝箔传送带上,将复合膜前端固定于对应宽度的夹子上,并牵引至PP喷涂设备喷头处,在复合膜两面各均匀喷涂一层PP熔融液体。夹子继续牵引喷涂有PP熔融液体的复合膜,在此过程中涂覆包裹于复合膜两侧表面的PP熔融液体经复合膜孔道互相渗透、粘连、将复合膜完全包裹并一定程度固化。然后对包裹固化后的复合膜进行拉伸、造孔。冷却后收卷得到宽度为1.5m,厚度为15μm的PP包裹PI-氧化铝纳米纤维的复合隔膜。
实施例7
步骤1,称取200gPVDF粉末加热、搅拌溶解于DMAc中,得到PVDF-DMAc饱和溶液;另称取50g勃姆石粉末溶解于100gDMAc中,搅拌使勃姆石粉末分散均匀,得到勃姆石-DMAc浆料;将勃姆石-DMAc浆料与PVDF-DMAc溶液混合,持续搅拌20小时,得到静电纺丝浆液。
步骤2,将PP在170℃下溶解,加入适量稀释剂,调节得到粘度为1500mPa.s的PP熔融液体。将该PP熔融液体转移至喷涂设备容器中。
步骤3,将静电纺丝浆液移至多喷头静电纺丝设备推送器中,设置电压20kV,纺丝距离18cm。启动纺丝,勃姆石-PVDF纳米纤维组成的复合膜沉积于铝箔传送带上,将复合膜前端固定于对应宽度的夹子上,并牵引至PP喷涂设备喷头处,在复合膜两面各均匀喷涂一层PP熔融液体。夹子继续牵引喷涂有PP熔融液体的复合膜,在此过程中涂覆包裹于复合膜两侧表面的PP熔融液体经复合膜孔道互相渗透、粘连、将复合膜完全包裹并一定程度固化。然后对包裹固化后的复合膜进行拉伸、造孔。冷却后收卷得到宽度为1.5m,厚度为15μm的PP包裹PVDF-勃姆石纳米纤维的复合隔膜。
本发明实施例提供的制备方法制备得到的多元复合隔膜可以用于锂电池中,提升电池的安全性能和整体电性能。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂电池多元复合隔膜的一体成型制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:
将纳米纤维主材加入有机溶剂中,加热、搅拌,使所述纳米纤维主材在所述有机溶剂中溶解均匀,得到无色透明的纳米纤维主材-有机溶剂饱和溶液;其中,所述纳米纤维主材包括聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的任一种;
另取有机溶剂,将无机纳米粉体颗粒加入所述另取有机溶剂并搅拌,得到无机纳米粉体颗粒-有机溶剂浆料;其中,所述无机纳米粉体颗粒占所述无机纳米粉体颗粒-有机溶剂浆料的质量百分比为10%~60%;
将所述无机纳米粉体颗粒-有机溶剂浆料加入到所述纳米纤维主材-有机溶剂饱和溶液中,混合搅拌均匀后得到静电纺丝浆料;
将所述静电纺丝浆料在多头静电纺丝设备上进行纺丝,得到由复合纳米纤维组成的复合纤维膜;
在所述纺丝过程中,将液态的有机聚合物涂覆包裹于所述复合纤维膜之外,得到多元复合隔膜半成品;
将所述多元复合隔膜半成品进行拉伸、冷却、收卷,得到多元复合隔膜成品。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述无机纳米粉体颗粒包括氧化铝、氧化锆、勃姆石、氢氧化镁、硫酸钡、氧化硅、氮化铝中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述无机纳米粉体颗粒的粒度在30nm~300nm范围内。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述无机纳米粉体颗粒在所述静电纺丝浆料中的质量百分比为0.2%~30%。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述复合纳米纤维的直径为50nm~500nm。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述复合纤维膜的厚度为1μm~20μm。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述有机聚合物包括聚丙烯或聚乙烯。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述将液态的有机聚合物涂覆包裹于所述复合纤维膜之外具体为:
将液态的有机聚合物采用喷涂或浸渍或涂布的方式涂覆包裹于所述复合纤维膜之外;
所述液态的有机聚合物为熔融态的有机聚合物的稀释溶液。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述复合纤维膜与所述有机聚合物的质量比在20/80至80/20范围内。
10.一种采用上述权利要求1-9任一所述的方法制备得到的锂电池多元复合隔膜材料。
CN201610629990.4A 2016-08-03 2016-08-03 锂电池多元复合隔膜的一体成型制备方法及隔膜材料 Active CN106229446B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610629990.4A CN106229446B (zh) 2016-08-03 2016-08-03 锂电池多元复合隔膜的一体成型制备方法及隔膜材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610629990.4A CN106229446B (zh) 2016-08-03 2016-08-03 锂电池多元复合隔膜的一体成型制备方法及隔膜材料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106229446A true CN106229446A (zh) 2016-12-14
CN106229446B CN106229446B (zh) 2019-05-10

Family

ID=57536071

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610629990.4A Active CN106229446B (zh) 2016-08-03 2016-08-03 锂电池多元复合隔膜的一体成型制备方法及隔膜材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106229446B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107819094A (zh) * 2017-11-09 2018-03-20 天津工业大学 一种三层复合型锂电池隔膜及其制备方法
CN108842303A (zh) * 2018-06-27 2018-11-20 华南理工大学 勃姆石/聚丙烯腈复合纳米纤维隔膜及其制备方法与应用
CN110379978A (zh) * 2018-04-13 2019-10-25 中国石油化工股份有限公司 有机复合隔膜及其制备方法和应用
CN110379979A (zh) * 2018-04-13 2019-10-25 中国石油化工股份有限公司 有机复合隔膜及其制备方法和应用
CN111446402A (zh) * 2020-04-21 2020-07-24 浙江极盾新材料科技有限公司 一种用3d打印技术制备锂电池隔膜的工艺方法
CN113314801A (zh) * 2021-05-21 2021-08-27 中南大学 缓释型功能性隔膜及其制备方法、锂电池
CN114207189A (zh) * 2019-07-05 2022-03-18 爱克发-格法特公司 用于碱性水电解的分隔器
CN115000628A (zh) * 2022-06-01 2022-09-02 江苏久泰电池科技有限公司 一种钠离子锂电池用纳米纤维隔膜材料及其制备方法
CN115275512A (zh) * 2021-04-30 2022-11-01 中国石油化工股份有限公司 一种具有三明治结构的纳米纤维复合隔膜及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101826606A (zh) * 2009-03-05 2010-09-08 丽水学院 聚四氟乙烯锂离子电池隔膜及制备方法
CN102931370A (zh) * 2012-10-24 2013-02-13 江苏大学 锂离子动力电池有机/无机复合纳米纤维膜及其制备方法
CN104466064A (zh) * 2014-12-12 2015-03-25 天津工业大学 一种电池隔膜的制备方法
KR20160053296A (ko) * 2014-11-03 2016-05-13 주식회사 휴비스 열안정성 및 천공강도가 우수한 전지용 세퍼레이터 및 이를 이용한 2차 전지

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101826606A (zh) * 2009-03-05 2010-09-08 丽水学院 聚四氟乙烯锂离子电池隔膜及制备方法
CN102931370A (zh) * 2012-10-24 2013-02-13 江苏大学 锂离子动力电池有机/无机复合纳米纤维膜及其制备方法
KR20160053296A (ko) * 2014-11-03 2016-05-13 주식회사 휴비스 열안정성 및 천공강도가 우수한 전지용 세퍼레이터 및 이를 이용한 2차 전지
CN104466064A (zh) * 2014-12-12 2015-03-25 天津工业大学 一种电池隔膜的制备方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107819094A (zh) * 2017-11-09 2018-03-20 天津工业大学 一种三层复合型锂电池隔膜及其制备方法
CN110379978A (zh) * 2018-04-13 2019-10-25 中国石油化工股份有限公司 有机复合隔膜及其制备方法和应用
CN110379979A (zh) * 2018-04-13 2019-10-25 中国石油化工股份有限公司 有机复合隔膜及其制备方法和应用
CN108842303A (zh) * 2018-06-27 2018-11-20 华南理工大学 勃姆石/聚丙烯腈复合纳米纤维隔膜及其制备方法与应用
CN114207189A (zh) * 2019-07-05 2022-03-18 爱克发-格法特公司 用于碱性水电解的分隔器
CN111446402A (zh) * 2020-04-21 2020-07-24 浙江极盾新材料科技有限公司 一种用3d打印技术制备锂电池隔膜的工艺方法
CN115275512A (zh) * 2021-04-30 2022-11-01 中国石油化工股份有限公司 一种具有三明治结构的纳米纤维复合隔膜及其制备方法和应用
CN113314801A (zh) * 2021-05-21 2021-08-27 中南大学 缓释型功能性隔膜及其制备方法、锂电池
CN115000628A (zh) * 2022-06-01 2022-09-02 江苏久泰电池科技有限公司 一种钠离子锂电池用纳米纤维隔膜材料及其制备方法
CN115000628B (zh) * 2022-06-01 2024-02-09 江苏久泰电池科技有限公司 一种锂电池用纳米纤维隔膜材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106229446B (zh) 2019-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106229446B (zh) 锂电池多元复合隔膜的一体成型制备方法及隔膜材料
Koenig et al. A new prototype melt-electrospinning device for the production of biobased thermoplastic sub-microfibers and nanofibers
CN103806221B (zh) 一种多组分网状纳米纤维膜的制备方法
CN102629679B (zh) 具有复合结构的纳米纤维锂离子电池隔膜材料及其制备方法
Dasdemir et al. Electrospinning of thermoplastic polyurethane microfibers and nanofibers from polymer solution and melt
CN106521805B (zh) 一种导电-增韧用熔喷复合无纺布的制备方法
CN103061038A (zh) 一种电气石驻极聚乳酸熔喷非织造布及制备方法
Horzum et al. Nanofibers for fiber-reinforced composites
CN106898718A (zh) 一种聚合物复合膜及其制备方法、锂离子电池
CN102597072A (zh) 具有包覆材料和载体材料的模制品及其制备方法
CN106835304A (zh) 一种静电纺丝‑电动喷涂装置及其应用
CN102931370A (zh) 锂离子动力电池有机/无机复合纳米纤维膜及其制备方法
CN105568555B (zh) 一种空气过滤石墨烯纤维膜的制备方法
CN105970485A (zh) 一种聚酰亚胺/二氧化锆复合纳米纤维膜及其制备方法
CN111155201B (zh) 一种聚丙烯腈/碳纳米管复合纤维及其制备方法和应用
WO2024060545A1 (zh) 一种抗静电的闪纺复合无纺布及其制备方法
Cheng et al. Nanolayer coextrusion: An efficient and environmentally friendly micro/nanofiber fabrication technique
CN105709502A (zh) 一种防静电夹心净化材料
Nayak et al. Fabrication and characterisation of nanofibres by meltblowing and melt electrospinning
CN110459724A (zh) 一种高强度pet陶瓷隔膜及其制备方法
CN113046925B (zh) 一种聚偏氟乙烯超细纳米纤维膜及其制备方法
CN103924316A (zh) 一种纳米掺锑二氧化锡导电复合纤维及其制备方法和用途
CN105714572B (zh) 一种用涂布机层层组装改性高分子微/纳米纤维膜的方法
JP2013194329A (ja) ナノコンポジット・ナノファイバーの製造方法
Wei Research process of polymer nanofibers prepared by melt spinning

Legal Events

Date Code Title Description
C06 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
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190805

Address after: 213300 West Street 617 B3, Kunlun Street Pier, Liyang City, Changzhou City, Jiangsu Province

Patentee after: Liyang Anode Shield New Material Technology Co., Ltd.

Address before: No. 116, Lane 456, Duiqiao Road, Pudong New Area, Shanghai

Co-patentee before: Zhejiang polar shield new Mstar Technology Ltd

Patentee before: SHANGHAI PUTAILAI NEW ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD.