CN106367894A - 一种添加偏铝酸锂的静电纺超级电容器用隔膜材料 - Google Patents

一种添加偏铝酸锂的静电纺超级电容器用隔膜材料 Download PDF

Info

Publication number
CN106367894A
CN106367894A CN201610929843.9A CN201610929843A CN106367894A CN 106367894 A CN106367894 A CN 106367894A CN 201610929843 A CN201610929843 A CN 201610929843A CN 106367894 A CN106367894 A CN 106367894A
Authority
CN
China
Prior art keywords
minute
diaphragm material
parts
boehmite
spinning
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.)
Pending
Application number
CN201610929843.9A
Other languages
English (en)
Inventor
肖亮
马睿
陆慧
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.)
Anhui Jiangwei Precision Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Anhui Jiangwei Precision Manufacturing 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 Anhui Jiangwei Precision Manufacturing Co Ltd filed Critical Anhui Jiangwei Precision Manufacturing Co Ltd
Priority to CN201610929843.9A priority Critical patent/CN106367894A/zh
Publication of CN106367894A publication Critical patent/CN106367894A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4382—Stretched reticular film fibres; Composite fibres; Mixed fibres; Ultrafine fibres; Fibres for artificial leather
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D10/00—Physical treatment of artificial filaments or the like during manufacture, i.e. during a continuous production process before the filaments have been collected
    • D01D10/02—Heat treatment
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D01D5/0015—Electro-spinning characterised by the initial state of the material
    • D01D5/003—Electro-spinning characterised by the initial state of the material the material being a polymer solution or dispersion
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D01D5/0061—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D01D5/0061—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus
    • D01D5/0092—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus characterised by the electrical field, e.g. combined with a magnetic fields, using biased or alternating fields
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10—Other agents for modifying properties
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
    • D01F8/04—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
    • D01F8/10—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one other macromolecular compound obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as constituent
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/70—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres
    • D04H1/72—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged
    • D04H1/728—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged by electro-spinning

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种添加偏铝酸锂的静电纺超级电容器用隔膜材料，由下列重量份的原料制成：聚偏氟乙烯80‑83、聚甲基丙烯酸甲酯20‑22、DMF适量、纳米勃姆石5‑6、硅烷偶联剂KH5500.8‑1、去离子水适量、碳酸锂1.4‑1.5、氯化钾1.7‑1.8、氯化钠13‑14、无水乙醇适量。本发明通过一系列的反应将利用碳酸锂、勃姆石等成分制成偏铝酸锂，添加到隔膜材料的制备中，使得离子既可以在高导电率的活性填料中迁移，又可以在低电导率的聚合物中迁移，隔膜的电导率可以显著提高；本发明制成的隔膜材料安全可靠，具有良好的电极可逆性，化学稳定性以及热稳定性，有效防止短路。

Description

一种添加偏铝酸锂的静电纺超级电容器用隔膜材料
技术领域
本发明涉及超级电容器技术领域，尤其涉及一种添加偏铝酸锂的静电纺超级电容器用隔膜材料。
背景技术
超级电容器是一种极具市场竞争力的储能器，由于它可以实现快速充电、大电流放电，且具有10万次以上的充电寿命，在一些需要短时高倍率放电的应用中占有重要地位。混合动力汽车和电动汽车对动力电源的要求也引起了全世界范围内对超级电容器这一新型储能装置的广泛重视。在超级电容器的组成中，电极、电解液和隔膜纸对超级电容器的性能起着决定性的影响。目前超级电容器的电极和电解液是研究的热点，但是人们对于隔膜的研究和关注度并不高。
超级电容器的隔膜纸位于两个多孔化碳电极之间，与电极一起完全浸润在电解液中，在反复充放电过程中起到隔离的作用，阻止电子传导，防止两极间接触造成的内部短路。这就要求隔膜材料是电子的绝缘体，具有良好的隔离性能，并且其孔隙应尽可能小于电极表面活性物质的最小粒径。隔离性能较好的隔膜纸必须孔径小，这样可使电解液的流通性下降，电池充放电性能下降；而电解液浸透率较高，离子通过性好的隔膜材料往往孔隙较大较多，容易造成两极之间接触造成的内部短路。超级电容器最大的优势在于充放电速度快、可以大功率放电，因此，隔膜材料将向着厚度更薄、孔隙率更高、孔径更小且分布更均匀等高性能趋势发展。
静电纺丝制备的无纺布具有三维微孔结构、比表面积大、孔隙率高等优点，在锂电池隔膜领域有较好的应用前景。《静电纺丝法制备 PAN/PVDF-HFP 超级电容器隔膜及其力学性能分析》一文中通过静电纺丝技术制备 PAN/PVDF-HFP 复合纳米纤维膜， 对 PAN/PVDF-HFP/PAN 三层结构复合膜进行热压处理，得到的隔膜材料虽然比商品膜的性能有所提高，但是仍然存在强度低、寿命短、产量低的缺点，需要进一步对静电纺丝隔膜材料进行改性，以提高隔膜的热稳定性、力学性能。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种添加偏铝酸锂的静电纺超级电容器用隔膜材料。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种添加偏铝酸锂的静电纺超级电容器用隔膜材料，由下列重量份的原料制成：聚偏氟乙烯80-83、聚甲基丙烯酸甲酯20-22、DMF适量、纳米勃姆石5-6、硅烷偶联剂KH5500.8-1、去离子水适量、碳酸锂1.4-1.5、氯化钾1.7-1.8、氯化钠13-14、无水乙醇适量。
所述一种添加偏铝酸锂的静电纺超级电容器用隔膜材料，由下列具体方法制备而成：
（1）将一半量的纳米勃姆石在真空干燥箱里面完全干燥后与溶于4-5倍量去离子水的硅烷偶联剂KH550混合，超声分散30-40分钟后，边搅拌边加热至140-150℃回流90-120分钟后结束反应，离心静置，固体用去离子水清洗2-3次，然后将固体放入真空干燥箱中以60-70℃的温度干燥12小时，得到改性的勃姆石；
（2）将余量的纳米勃姆石、碳酸锂、氯化钾、氯化钠分散于总量等量的无水乙醇中，放入球磨机中，以350-400转/分的速度球磨20-25小时，球磨结束后，将粉料取出放在不锈钢盘子里，在氮气保护条件下烘干，将烘干粉料在600-650℃灼烧90-120分钟，冷却到室温后用去离子水清洗数次，继续进行烘干处理，并在600-650℃灼烧60-80分钟，得到粉体，最后将粉体放入纳米研磨机中研磨；
（3）在常温下将聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯混合，加入总量8-9倍量的DMF，以400-500转/分的速度下搅拌至完全溶解后加入步骤（1）、步骤（2）得到的产物，继续搅拌120-150分钟后超声分散40-50分钟，得到纺丝液；
（4）将纺丝液进行静电纺丝，控制推液速度0.002mm/s、接收距离18cm，电压22kv的条件下静电纺丝2小时，纺丝完成后，将收集的纤维薄膜在60-70℃真空干燥箱中干燥12小时后取出，用干净的玻璃平整压住在真空干燥箱里在120℃下热压90-120分钟，自然冷却后取出即得。
本发明的优点是：本发明通过对勃姆石进行表面改性后添加到聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯复配纺丝液中，通过静电纺丝技术得到复合纤维隔膜材料，热压处理后强度得到增强，同时具有良好的吸液率；配合勃姆石的添加，由于勃姆石颗粒表面的极性基团与聚合物极性基团相互作用，一方面可以提高隔膜的热稳定性、力学强度、孔隙尺寸稳定性，另一方面可以提高隔膜对电解液的相容性；此外勃姆石具有优异的导热性能，能够改善电容器隔膜导热问题；本发明制成的隔膜材料热稳定性佳、机械强度得到了提升、吸液率高、电化学稳定性好、具有较好的高倍率容量和良好的循环可逆性，非常适合用于超级电容器中。
本发明通过一系列的反应将利用碳酸锂、勃姆石等成分制成偏铝酸锂，添加到隔膜材料的制备中，使得离子既可以在高导电率的活性填料中迁移，又可以在低电导率的聚合物中迁移，隔膜的电导率可以显著提高；本发明制成的隔膜材料安全可靠，具有良好的电极可逆性，化学稳定性以及热稳定性，有效防止短路。
具体实施方式
一种添加偏铝酸锂的静电纺超级电容器用隔膜材料，由下列重量份（公斤）的原料制成：聚偏氟乙烯80、聚甲基丙烯酸甲酯20、DMF适量、纳米勃姆石5、硅烷偶联剂KH5500.8、去离子水适量、碳酸锂1.4、氯化钾1.7、氯化钠13、无水乙醇适量。
所述一种添加偏铝酸锂的静电纺超级电容器用隔膜材料，由下列具体方法制备而成：
（1）将一半量的纳米勃姆石在真空干燥箱里面完全干燥后与溶于4倍量去离子水的硅烷偶联剂KH550混合，超声分散30分钟后，边搅拌边加热至140℃回流90分钟后结束反应，离心静置，固体用去离子水清洗2次，然后将固体放入真空干燥箱中以60℃的温度干燥12小时，得到改性的勃姆石；
（2）将余量的纳米勃姆石、碳酸锂、氯化钾、氯化钠分散于总量等量的无水乙醇中，放入球磨机中，以350转/分的速度球磨20小时，球磨结束后，将粉料取出放在不锈钢盘子里，在氮气保护条件下烘干，将烘干粉料在600℃灼烧90分钟，冷却到室温后用去离子水清洗数次，继续进行烘干处理，并在600℃灼烧60分钟，得到粉体，最后将粉体放入纳米研磨机中研磨；
（3）在常温下将聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯混合，加入总量8倍量的DMF，以400转/分的速度下搅拌至完全溶解后加入步骤（1）、步骤（2）得到的产物，继续搅拌120分钟后超声分散40分钟，得到纺丝液；
（4）将纺丝液进行静电纺丝，控制推液速度0.002mm/s、接收距离18cm，电压22kv的条件下静电纺丝2小时，纺丝完成后，将收集的纤维薄膜在60℃真空干燥箱中干燥12小时后取出，用干净的玻璃平整压住在真空干燥箱里在120℃下热压90分钟，自然冷却后取出即得。
通过对本实施例隔膜材料进行测试，孔隙率为59%，吸液率为573%，伸长率74.2%，110℃下热收缩率小于1%，150℃下热收缩率小于1%。

Claims (2)

1.一种添加偏铝酸锂的静电纺超级电容器用隔膜材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：聚偏氟乙烯80-83、聚甲基丙烯酸甲酯20-22、DMF适量、纳米勃姆石5-6、硅烷偶联剂KH5500.8-1、去离子水适量、碳酸锂1.4-1.5、氯化钾1.7-1.8、氯化钠13-14、无水乙醇适量。
2.根据权利要求书1所述一种添加偏铝酸锂的静电纺超级电容器用隔膜材料，其特征在于，由下列具体方法制备而成：
（1）将一半量的纳米勃姆石在真空干燥箱里面完全干燥后与溶于4-5倍量去离子水的硅烷偶联剂KH550混合，超声分散30-40分钟后，边搅拌边加热至140-150℃回流90-120分钟后结束反应，离心静置，固体用去离子水清洗2-3次，然后将固体放入真空干燥箱中以60-70℃的温度干燥12小时，得到改性的勃姆石；
（2）将余量的纳米勃姆石、碳酸锂、氯化钾、氯化钠分散于总量等量的无水乙醇中，放入球磨机中，以350-400转/分的速度球磨20-25小时，球磨结束后，将粉料取出放在不锈钢盘子里，在氮气保护条件下烘干，将烘干粉料在600-650℃灼烧90-120分钟，冷却到室温后用去离子水清洗数次，继续进行烘干处理，并在600-650℃灼烧60-80分钟，得到粉体，最后将粉体放入纳米研磨机中研磨；
（3）在常温下将聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯混合，加入总量8-9倍量的DMF，以400-500转/分的速度下搅拌至完全溶解后加入步骤（1）、步骤（2）得到的产物，继续搅拌120-150分钟后超声分散40-50分钟，得到纺丝液；
（4）将纺丝液进行静电纺丝，控制推液速度0.002mm/s、接收距离18cm，电压22kv的条件下静电纺丝2小时，纺丝完成后，将收集的纤维薄膜在60-70℃真空干燥箱中干燥12小时后取出，用干净的玻璃平整压住在真空干燥箱里在120℃下热压90-120分钟，自然冷却后取出即得。
CN201610929843.9A 2016-10-31 2016-10-31 一种添加偏铝酸锂的静电纺超级电容器用隔膜材料 Pending CN106367894A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610929843.9A CN106367894A (zh) 2016-10-31 2016-10-31 一种添加偏铝酸锂的静电纺超级电容器用隔膜材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610929843.9A CN106367894A (zh) 2016-10-31 2016-10-31 一种添加偏铝酸锂的静电纺超级电容器用隔膜材料

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106367894A true CN106367894A (zh) 2017-02-01

Family

ID=57896488

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610929843.9A Pending CN106367894A (zh) 2016-10-31 2016-10-31 一种添加偏铝酸锂的静电纺超级电容器用隔膜材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106367894A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102969471A (zh) * 2012-10-24 2013-03-13 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种耐高温聚芳砜酰胺基锂离子电池隔膜
CN103985900A (zh) * 2014-04-24 2014-08-13 中山大学 一种改性聚合物电解质、其制备方法及其在锂电池中的应用
CN104124418A (zh) * 2014-07-25 2014-10-29 佛山市盈博莱科技有限公司 一种锂离子电池隔膜及其制备方法
CN104157909A (zh) * 2014-07-14 2014-11-19 浙江大学 一种锂硫电池膜电极的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102969471A (zh) * 2012-10-24 2013-03-13 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种耐高温聚芳砜酰胺基锂离子电池隔膜
CN103985900A (zh) * 2014-04-24 2014-08-13 中山大学 一种改性聚合物电解质、其制备方法及其在锂电池中的应用
CN104157909A (zh) * 2014-07-14 2014-11-19 浙江大学 一种锂硫电池膜电极的制备方法
CN104124418A (zh) * 2014-07-25 2014-10-29 佛山市盈博莱科技有限公司 一种锂离子电池隔膜及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107959049B (zh) 凝胶电解质的制备方法、凝胶电解质及锂离子电池
CN105720246B (zh) 颗粒状二氧化锡/二维纳米碳化钛复合材料及应用
CN101567447B (zh) C和金属氧化物包覆LiFePO4锂离子电池正极材料及制备方法
CN104993174B (zh) 一种锂离子电池负极材料的制备方法
CN104051733A (zh) 二硒化钒/碳基复合材料、制备方法及锂离子电池负电极
CN106328890A (zh) 一种碳柱撑MXene复合材料及其应用
CN108565406A (zh) 一种锂离子电池复合材料及其复合电极的制备方法
CN103183329A (zh) 一种多级孔道碳电极材料的制备方法
CN107253720B (zh) 一种高比表面积介孔活性炭及其制备方法和在超级电容器中的应用
CN106544786A (zh) 一种镧锂钛掺杂改性静电纺超级电容器隔膜材料
CN101916848A (zh) 一种磷酸铁锂包覆锰酸锂复合电极材料及其制备方法
CN105870421A (zh) 一种C-SnO2/Ti3C2二维纳米锂离子电池负极材料及其制备方法
CN108899522A (zh) 一种高容量硅碳负极材料、制备方法及应用
CN106025216B (zh) 锂硫电池正极材料、其制备方法及锂硫电池
CN106328914A (zh) 利用碳纳米微球为模板制备多壳层中空二氧化锡材料的方法及应用
CN107732200A (zh) 一种利用光伏产业废料制备锂离子电池负极材料的方法
CN104282894B (zh) 一种多孔Si/C复合微球的制备方法
CN111646510A (zh) 高倍率钛铌氧化物微球及其制备方法和应用
CN106328388A (zh) 一种添加多巴胺改性硫酸铝的复合静电纺隔膜材料
CN103378355B (zh) 碱金属二次电池及其用的负极活性物质、负极材料、负极和负极活性物质的制备方法
CN104253270A (zh) 磷酸铁锂包覆锰酸锂复合电极材料及其制备方法
CN106367895A (zh) 一种掺杂氧化锆复配聚氨酯的复合静电纺纤维隔膜材料
CN106637668A (zh) 一种硅溶胶协同聚合物增强强度的静电纺电容器隔膜材料
CN103832995A (zh) 石墨烯/碳纳米管复合材料及制备方法和应用
CN103346312B (zh) 鸟巢状磷酸锰锂的制备方法

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170201