CN107658409A - 一种用于锂电池的非织造材料隔膜及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于新型电池隔膜材料的制备技术领域,提供了一种用于锂电池的非织造材料隔膜及制备方法。该方法将聚四氟乙烯微粉与磷酸锂、磺酸锂分散均匀,预压延成膜,进一步在高温下拉伸,洗涤,形成具有锂离子穿透性的微孔膜,以此膜为基材,在上下面通过静电纺丝聚酰亚胺形成纤维层,得到非织造的锂电池隔膜。与传统方法相比,本发明制得的非织造材料隔膜,具有优异的锂离子穿透性和电子阻隔性、耐高温性能好,且尺寸稳定,有极佳的机械强度和耐腐蚀性、安全性和寿命长,并且制备工艺稳定,可操作性及可重复性高。
Description
技术领域
本发明属于新型电池隔膜材料的制备技术领域,提供了一种用于锂电池的非织造材料隔膜及制备方法。
背景技术
随着信息、材料和能源技术的进步,锂离子电池以其高比能量、长循环寿命、无记忆效应、安全可靠以及能快速充放电等优点而成为新型电源技术研究的热点。锂离子电池除广泛用于日常熟知的手机、笔记本电脑以及其他数码电子产品之外,电动车的发展也将带动锂离子电池的更大需求,且在航空航天、航海、人造卫星、小型医疗、军用通信设备等领域中也得到了应用,逐步代替传统电池。我国近几年在锂离子电池产业化方面取得了可喜进展,已成为全球重要的锂离子电池生产基地,产量跃居全球第三。
电池隔膜是指在锂离子电池正极与负极中间的聚合物隔膜,是锂离子电池最关键的部分,对电池安全性和成本有直接影响。其主要作用有:隔离正、负极并使电池内的电子不能自由穿过;让电解质液中的离子在正负极间自由通过。其锂离子传导能力直接关系到锂离子电池的整体性能,其隔离正负极的作用使电池在过度充电或者温度升高的情况下能限制电流的升高,防止电池短路引起爆炸,具有微孔自闭保护作用,对电池使用者和设备起到安全保护的作用。隔膜性能的优劣决定电池的界面结构和内阻,进而影响电池的容量、循环性能、充放电电流密度等关键特性,可见,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能有重要作用。隔膜的力学性能是影响其应用的一个重要因素,如果隔膜破裂,就会发生短路,降低成品率,因此要求隔膜有一定的强度、弹性和耐摩擦性能。
非织造技术是一门源于纺织,但又超越纺织的材料加工技术。它结合了纺织、造纸、皮革和塑料四大柔性材料加工技术,并充分结合和运用了诸多现代高新技术,如计算机控制、信息技术、高压射流、等离子体、红外、激光技术等。作为一种具有先进穿透、阻隔功能的多孔膜材,非织造材料非常适用于作为电池隔膜。在二次电池中要经受多次充放电循环,因此,因此要求隔膜具有选择渗透性、抗氧化性能、孔率分布均匀等。现有非织造电池隔膜主要有玻璃纤维膜、合成纤维网膜。其中玻璃纤维隔具有优异的耐腐蚀性、抗氧化性,但由于含有铁等金属,其容易造成短路的危险。广东某公司采用一技术,将聚四氟乙烯微粉与磷酸锂、磺酸锂分散均匀,预压延成膜,进一步在高温下拉伸,洗涤,形成具有锂离子穿透性的微孔膜,以此膜为基材,在上下面通过静电纺丝聚酰亚胺形成纤维层,得到非织造的锂电池隔膜合成纤维如聚丙烯超细纤维隔膜存在对电解液亲和性较差的缺点,吸液量低,比表面能低,同时高温受热收缩率大,会导致电池正负极短路。尽管采用稳定剂、涂布等手段改性,但难以改善电池的循环性能和安全性能。为此,开发电阻大、稳定性优异的非织造电池隔膜确有必要。
发明内容
针对现有非织造材料电池隔膜耐温性差,易变形造成锂离子穿透性降低的缺陷,本发明提出一种用于锂电池的非织造材料隔膜及制备方法。其技术点是将聚四氟乙烯微粉与磷酸锂、磺酸锂分散均匀,预压延成膜,进一步在高温下拉伸,洗涤,形成具有锂离子穿透性的微孔膜,以此膜为基材,在上下面通过静电纺丝聚酰亚胺形成纤维层,得到非织造的锂电池隔膜。其显著的优势是具有优异的锂离子穿透性和电子阻隔性,而且耐高温达300℃以上,具有稳定的尺寸,极佳的机械强度和耐腐蚀性。能很好的延长锂电池隔膜使用的寿命,同时提高其安全性。
本发明涉及的具体技术方案如下:
一种用于锂电池的非织造材料隔膜的制备方法,特征是将聚四氟乙烯微粉与磷酸锂、磺酸锂分散均匀,预压延成膜,进一步在高温下拉伸,洗涤,形成具有锂离子穿透性的微孔膜,以此膜为基材,在上下面通过静电纺丝聚酰亚胺形成纤维层,得到非织造的锂电池隔膜;制备的具体步骤如下:
(1)将聚四氟乙烯微粉与磷酸锂、磺酸锂按一定的质量比例混合,并加入硬脂醇及亚磷酸三苯酯,在高速混合机中混合均匀,然后进入密炼机,采用导热油加热,并通过上顶栓加压,塑炼后在液压系统驱动下进入开炼机,经开炼辊筒强烈的挤压及剪切作用得到充分塑炼;然后进入倒L型四辊压延机,包覆于压延机下辊的薄膜剥离牵引出,经牵引机牵引送入扩幅装置进行双向拉伸,然后分别通过缓冷辊与冷却辊,出料并清洗后,得到具有锂离子穿透性的微孔膜;
(2)将步骤(1)所得的微孔膜用丙酮清洗,待其自然干燥后,在氮气的保护下,置于粘性四氢呋喃溶液中,短暂浸蚀处理后立即取出,再分别用丙酮及蒸馏水清洗,得到表面活化的聚四氟乙烯微孔膜;
(3)将4,4,-二氨基二苯醚置于反应容器中,在10~15℃下加入N,N-二甲基乙酰胺溶剂,搅拌至其完全溶解,再分次加入均苯四甲酸二酐以防结块,搅拌反应30~40min后,置于恒温水浴中,搅拌降解50~70min,然后用真空泵除去气泡,得到聚酰亚胺纺丝液,并导入纺丝机进行静电纺丝。以步骤(2)所得的表面活化的聚四氟乙烯微孔膜为基材,待喷丝口的纺丝液流出且稳定后,连接高压电源的正极与针头,调节参数后打开电源,开始纺丝,在微孔膜的上下两面形成纤维层,即得到用于锂电池的非织造材料隔膜。
优选的,步骤(1)所述磷酸锂的加入量为聚四氟乙烯质量的5~8%,磺酸锂的加入量为聚四氟乙烯质量的3~5%;
优选的,步骤(1)所述硬脂醇的加入量为聚四氟乙烯质量的1~2%,亚磷酸三苯酯的加入量为聚四氟乙烯质量的0.2~0.4%;
优选的,步骤(1)所述高速混合的搅拌速度为200~300r/min,温度为250~280℃,时间为30~60min;
优选的,步骤(1)所述导热油的加热温度为300~320℃;
优选的,步骤(1)所述压延机的辊筒直径为400~500mm,长度为250~270mm,辊距为0.1~0.2mm,轴线交叉角不大于2°;
优选的,步骤(1)所述压延机的辊筒转速为150~200mm/s;
优选的,步骤(2)所述浸蚀处理的时间为2~3s;
优选的,步骤(3)所述均苯四甲酸二酐与4,4,-二氨基二苯醚加入的质量比例为1:1~1.1:1;
优选的,步骤(3)所述恒温水浴的温度为60~70℃。
一种用于锂电池的非织造材料隔膜,其特征是由上述方法制备得到。通过将聚四氟乙烯微粉与磷酸锂、磺酸锂分散均匀,预压延成膜,进一步在高温下拉伸,洗涤,形成的微孔具有优异的锂离子穿透性。进一步,依此膜为基材,在上下面通过静电纺丝聚酰亚胺形成纤维层,具有优异的锂离子穿透性和电子阻隔性,而且耐高温达300℃以上,具有稳定的尺寸,极佳的机械强度和耐腐蚀性。能很好的延长锂电池隔膜使用的寿命,同时提高其安全性。
在聚四氟乙烯压延成膜的过程中,要注意成膜温度及速度的控制,以及双向拉伸的力度,保证所得微孔膜的厚度及其均匀性、微孔率及其分布以及力学性能满足使用要求。双向拉伸时,应尽量控制两个方向的拉伸比相同,使微孔膜膜各向同性,均匀收缩。在冷却过程中,采用两步冷却,以避免微孔膜骤冷产生较大的应力。冷却水需经过软化处理,以防设备结构及对微孔膜表面造成影响。冷却水的温度也应严格控制,可根据环境温度进行适当调整,否则会造成微孔膜收缩或影响其平整度。由于聚四氟乙烯的表面能很低,为提高与其他材料的粘结强度,对其进行表面改性,而四氢呋喃处理液可将微孔膜表面的氟元素部分剥离,使聚四氟乙烯的表面活性增大。由于处理液的腐蚀性极强,为防止破坏C-C键,影响薄膜结构完整性及强度,处理时间应严格控制,不超过3s。
本发明提供了一种用于锂电池的非织造材料隔膜及制备方法,与现有技术相比,其突出的特点和优异的效果在于:
1.本发明制得的非织造材料隔膜,具有优异的锂离子穿透性和电子阻隔性。
2.本发明制得的非织造材料隔膜,耐高温性能好,且尺寸稳定。
3.本发明制得的非织造材料隔膜,由于极佳的机械强度和耐腐蚀性。
4.本发明制得的非织造材料隔膜,能很好的延长锂电池隔膜使用的寿命,增加其循环使用次数,同时提高其安全性。
5.本发明的方法通过对聚四氟乙烯微孔膜进行了表面改性,增大了其与聚酰亚胺纤维层的界面结合。
6.本发明使用的方法,制备工艺稳定,可操作性及可重复性高。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明,但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
一种用于锂电池的非织造材料隔膜及制备方法,其制备非织造材料隔膜的具体过程如下:
将100kg聚四氟乙烯微粉与6kg磷酸锂、4kg磺酸锂混合,并加入1.5kg硬脂醇及0.3kg亚磷酸三苯酯,在高速混合机中以300r/min的速度混合30min,然后进入密炼机,采用导热油加热至320℃,并通过上顶栓加压,塑炼后在液压系统驱动下进入开炼机,经辊筒强烈的挤压及剪切作用得到充分塑炼。然后进入倒L型四辊压延机,包覆于压延机下辊的薄膜剥离牵引出,辊筒转速为200mm/s,经牵引机牵引送入扩幅装置进行双向拉伸,然后分别通过缓冷辊与冷却辊,出料并清洗后,得到具有锂离子穿透性的微孔膜;将4,4,-二氨基二苯醚置于反应容器中,在15℃下加入N,N-二甲基乙酰胺溶剂,搅拌至其完全溶解,再分次加入均苯四甲酸二酐以防结块,搅拌反应30min后,置于恒温60℃的水浴中,搅拌降解50min,然后用真空泵除去气泡,得到聚酰亚胺纺丝液,并导入纺丝机进行静电纺丝。以微孔膜为基材,待喷丝口的纺丝液流出且稳定后,连接高压电源的正极与针头,调节参数后打开电源,开始纺丝,在微孔膜的上下两面形成纤维层,即得到用于锂电池的非织造材料隔膜。
对实施例1得到的非织造材料隔膜,测试其最高使用温度,并在250℃加热5min,然后浸入常温浴中冷却5s,30min内测量并计算其尺寸收缩率,得到的数据如表1所示。对实施例5得到的非织造材料隔膜,测试其抗张强度和气体穿透性能,得到的数据如表1所示。
实施例2
一种用于锂电池的非织造材料隔膜及制备方法,其制备非织造材料隔膜的具体过程如下:
将100kg聚四氟乙烯微粉与5kg磷酸锂、3kg磺酸锂混合,并加入1kg硬脂醇及0.4kg亚磷酸三苯酯,在高速混合机中以200r/min的速度混合60min,然后进入密炼机,采用导热油加热至300℃,并通过上顶栓加压,塑炼后在液压系统驱动下进入开炼机,经辊筒强烈的挤压及剪切作用得到充分塑炼。然后进入倒L型四辊压延机,包覆于压延机下辊的薄膜剥离牵引出,辊筒转速为200mm/s,经牵引机牵引送入扩幅装置进行双向拉伸,然后分别通过缓冷辊与冷却辊,出料并清洗后,得到具有锂离子穿透性的微孔膜;将所得的微孔膜用丙酮清洗,待其自然干燥后,在氮气的保护下,置于粘性四氢呋喃溶液中,浸蚀处理2s后立即取出,再分别用丙酮及蒸馏水清洗,得到表面活化的聚四氟乙烯微孔膜;将4,4,-二氨基二苯醚置于反应容器中,在10℃下加入N,N-二甲基乙酰胺溶剂,搅拌至其完全溶解,再分次加入均苯四甲酸二酐以防结块,搅拌反应40min后,置于恒温60℃的水浴中,搅拌降解70min,然后用真空泵除去气泡,得到聚酰亚胺纺丝液,并导入纺丝机进行静电纺丝。以微孔膜为基材,待喷丝口的纺丝液流出且稳定后,连接高压电源的正极与针头,调节参数后打开电源,开始纺丝,在微孔膜的上下两面形成纤维层,即得到用于锂电池的非织造材料隔膜。
对实施例2得到的非织造材料隔膜,测试其最高使用温度,并在250℃加热5min,然后浸入常温浴中冷却5s,30min内测量并计算其尺寸收缩率,得到的数据如表1所示。对实施例5得到的非织造材料隔膜,测试其抗张强度和气体穿透性能,得到的数据如表1所示。
实施例3
一种用于锂电池的非织造材料隔膜及制备方法,其制备非织造材料隔膜的具体过程如下:
将100kg聚四氟乙烯微粉与6kg磷酸锂、5kg磺酸锂混合,并加入2kg硬脂醇及0.2kg亚磷酸三苯酯,在高速混合机中以250r/min的速度混合40min,然后进入密炼机,采用导热油加热至310℃,并通过上顶栓加压,塑炼后在液压系统驱动下进入开炼机,经辊筒强烈的挤压及剪切作用得到充分塑炼。然后进入倒L型四辊压延机,包覆于压延机下辊的薄膜剥离牵引出,辊筒转速为170mm/s,经牵引机牵引送入扩幅装置进行双向拉伸,然后分别通过缓冷辊与冷却辊,出料并清洗后,得到具有锂离子穿透性的微孔膜;将所得的微孔膜用丙酮清洗,待其自然干燥后,在氮气的保护下,置于粘性四氢呋喃溶液中,浸蚀处理3s后立即取出,再分别用丙酮及蒸馏水清洗,得到表面活化的聚四氟乙烯微孔膜;将4,4,-二氨基二苯醚置于反应容器中,在12℃下加入N,N-二甲基乙酰胺溶剂,搅拌至其完全溶解,再分次加入均苯四甲酸二酐以防结块,搅拌反应35min后,置于恒温65℃的水浴中,搅拌降解60min,然后用真空泵除去气泡,得到聚酰亚胺纺丝液,并导入纺丝机进行静电纺丝。以微孔膜为基材,待喷丝口的纺丝液流出且稳定后,连接高压电源的正极与针头,调节参数后打开电源,开始纺丝,在微孔膜的上下两面形成纤维层,即得到用于锂电池的非织造材料隔膜。
对实施例3得到的非织造材料隔膜,测试其最高使用温度,并在250℃加热5min,然后浸入常温浴中冷却5s,30min内测量并计算其尺寸收缩率,得到的数据如表1所示。对实施例5得到的非织造材料隔膜,测试其抗张强度和气体穿透性能,得到的数据如表1所示。
实施例4
一种用于锂电池的非织造材料隔膜及制备方法,其制备非织造材料隔膜的具体过程如下:
将100kg聚四氟乙烯微粉与7kg磷酸锂、4kg磺酸锂混合,并加入2kg硬脂醇及0.3kg亚磷酸三苯酯,在高速混合机中以200r/min的速度混合50min,然后进入密炼机,采用导热油加热至320℃,并通过上顶栓加压,塑炼后在液压系统驱动下进入开炼机,经辊筒强烈的挤压及剪切作用得到充分塑炼。然后进入倒L型四辊压延机,包覆于压延机下辊的薄膜剥离牵引出,辊筒转速为150mm/s,经牵引机牵引送入扩幅装置进行双向拉伸,然后分别通过缓冷辊与冷却辊,出料并清洗后,得到具有锂离子穿透性的微孔膜;将所得的微孔膜用丙酮清洗,待其自然干燥后,在氮气的保护下,置于粘性四氢呋喃溶液中,浸蚀处理3s后立即取出,再分别用丙酮及蒸馏水清洗,得到表面活化的聚四氟乙烯微孔膜;将4,4,-二氨基二苯醚置于反应容器中,在15℃下加入N,N-二甲基乙酰胺溶剂,搅拌至其完全溶解,再分次加入均苯四甲酸二酐以防结块,搅拌反应30min后,置于恒温60℃的水浴中,搅拌降解70min,然后用真空泵除去气泡,得到聚酰亚胺纺丝液,并导入纺丝机进行静电纺丝。以微孔膜为基材,待喷丝口的纺丝液流出且稳定后,连接高压电源的正极与针头,调节参数后打开电源,开始纺丝,在微孔膜的上下两面形成纤维层,即得到用于锂电池的非织造材料隔膜。
对实施例4得到的非织造材料隔膜,测试其最高使用温度,并在250℃加热5min,然后浸入常温浴中冷却5s,30min内测量并计算其尺寸收缩率,得到的数据如表1所示。对实施例5得到的非织造材料隔膜,测试其抗张强度和气体穿透性能,得到的数据如表1所示。
实施例5
一种用于锂电池的非织造材料隔膜及制备方法,其制备非织造材料隔膜的具体过程如下:
将100kg聚四氟乙烯微粉与8kg磷酸锂、3kg磺酸锂混合,并加入1kg硬脂醇及0.4kg亚磷酸三苯酯,在高速混合机中以220r/min的速度混合40min,然后进入密炼机,采用导热油加热至320℃,并通过上顶栓加压,塑炼后在液压系统驱动下进入开炼机,经辊筒强烈的挤压及剪切作用得到充分塑炼。然后进入倒L型四辊压延机,包覆于压延机下辊的薄膜剥离牵引出,辊筒转速为180mm/s,经牵引机牵引送入扩幅装置进行双向拉伸,然后分别通过缓冷辊与冷却辊,出料并清洗后,得到具有锂离子穿透性的微孔膜;将所得的微孔膜用丙酮清洗,待其自然干燥后,在氮气的保护下,置于粘性四氢呋喃溶液中,浸蚀处理2s后立即取出,再分别用丙酮及蒸馏水清洗,得到表面活化的聚四氟乙烯微孔膜;将4,4,-二氨基二苯醚置于反应容器中,在15℃下加入N,N-二甲基乙酰胺溶剂,搅拌至其完全溶解,再分次加入均苯四甲酸二酐以防结块,搅拌反应40min后,置于恒温60℃的水浴中,搅拌降解60min,然后用真空泵除去气泡,得到聚酰亚胺纺丝液,并导入纺丝机进行静电纺丝。以微孔膜为基材,待喷丝口的纺丝液流出且稳定后,连接高压电源的正极与针头,调节参数后打开电源,开始纺丝,在微孔膜的上下两面形成纤维层,即得到用于锂电池的非织造材料隔膜。
对实施例5得到的非织造材料隔膜,测试其最高使用温度,并在250℃加热5min,然后浸入常温浴中冷却5s,30min内测量并计算其尺寸收缩率,得到的数据如表1所示。对实施例5得到的非织造材料隔膜,测试其抗张强度和气体穿透性能,得到的数据如表1所示。
对比例1
一种用于锂电池的非织造材料隔膜及制备方法,其制备非织造材料隔膜的具体过程如下:
将100kg聚四氟乙烯微粉加入1kg硬脂醇及0.4kg亚磷酸三苯酯,在高速混合机中以220r/min的速度混合40min,然后进入密炼机,采用导热油加热至320℃,并通过上顶栓加压,塑炼后在液压系统驱动下进入开炼机,经辊筒强烈的挤压及剪切作用得到充分塑炼。然后进入倒L型四辊压延机,包覆于压延机下辊的薄膜剥离牵引出,辊筒转速为180mm/s,经牵引机牵引送入扩幅装置进行双向拉伸,然后分别通过缓冷辊与冷却辊,出料并清洗后,得到具有锂离子穿透性的微孔膜;将所得的微孔膜用丙酮清洗,待其自然干燥后,在氮气的保护下,置于粘性四氢呋喃溶液中,浸蚀处理2s后立即取出,再分别用丙酮及蒸馏水清洗,得到表面活化的聚四氟乙烯微孔膜;将4,4,-二氨基二苯醚置于反应容器中,在15℃下加入N,N-二甲基乙酰胺溶剂,搅拌至其完全溶解,再分次加入均苯四甲酸二酐以防结块,搅拌反应40min后,置于恒温60℃的水浴中,搅拌降解60min,然后用真空泵除去气泡,得到聚酰亚胺纺丝液,并导入纺丝机进行静电纺丝。以微孔膜为基材,待喷丝口的纺丝液流出且稳定后,连接高压电源的正极与针头,调节参数后打开电源,开始纺丝,在微孔膜的上下两面形成纤维层,即得到用于锂电池的非织造材料隔膜。
对比例1得到的非织造材料隔膜,测试其最高使用温度,并在250℃加热5min,然后浸入常温浴中冷却5s,30min内测量并计算其尺寸收缩率,得到的数据如表1所示。对对比例1得到的非织造材料隔膜,测试其抗张强度和气体穿透性能,得到的数据如表1所示。
对比例2
一种用于锂电池的非织造材料隔膜及制备方法,其制备非织造材料隔膜的具体过程如下:
将100kg聚四氟乙烯微粉加入1kg硬脂醇及0.4kg亚磷酸三苯酯,在高速混合机中以220r/min的速度混合40min,然后进入密炼机,采用导热油加热至320℃,并通过上顶栓加压,塑炼后在液压系统驱动下进入开炼机,经辊筒强烈的挤压及剪切作用得到充分塑炼。然后进入倒L型四辊压延机,包覆于压延机下辊的薄膜剥离牵引出,辊筒转速为180mm/s,经牵引机牵引送入扩幅装置进行双向拉伸,然后分别通过缓冷辊与冷却辊,出料并清洗后,得到具有锂离子穿透性的微孔膜;将所得的微孔膜用丙酮清洗,得到用于锂电池的非织造材料隔膜。
对比例2得到的非织造材料隔膜,测试其最高使用温度,并在250℃加热5min,然后浸入常温浴中冷却5s,30min内测量并计算其尺寸收缩率,得到的数据如表1所示。对对比例2得到的非织造材料隔膜,测试其抗张强度和气体穿透性能,得到的数据如表1所示。
表1:
由表1可见:本发明制备的非织造材料隔膜,使用温度达到250℃以上,收缩率不高于0.2%,尺寸稳定性好;穿透功能优异,非常适合用作电池隔膜。
Claims (8)
1.一种用于锂电池的非织造材料隔膜的制备方法,特征是将聚四氟乙烯微粉与磷酸锂、磺酸锂分散均匀,预压延成膜,进一步在高温下拉伸,洗涤,形成具有锂离子穿透性的微孔膜,以此膜为基材,在上下面通过静电纺丝聚酰亚胺形成纤维层,得到非织造的锂电池隔膜;制备的具体步骤如下:
(1)将聚四氟乙烯微粉与磷酸锂、磺酸锂按一定的质量比例混合,并加入硬脂醇及亚磷酸三苯酯,在高速混合机中混合均匀,然后进入密炼机,采用导热油加热,并通过上顶栓加压,塑炼后在液压系统驱动下进入开炼机,经开炼辊筒强烈的挤压及剪切作用得到充分塑炼;然后进入倒L型四辊压延机,包覆于压延机下辊的薄膜剥离牵引出,经牵引机牵引送入扩幅装置进行双向拉伸,然后分别通过缓冷辊与冷却辊,出料并清洗后,得到具有锂离子穿透性的微孔膜;
(2)将步骤(1)所得的微孔膜用丙酮清洗,待其自然干燥后,在氮气的保护下,置于粘性四氢呋喃溶液中,短暂浸蚀处理后立即取出,再分别用丙酮及蒸馏水清洗,得到表面活化的聚四氟乙烯微孔膜;
(3)将4,4,-二氨基二苯醚置于反应容器中,在10~15℃下加入N,N-二甲基乙酰胺溶剂,搅拌至其完全溶解,再分次加入均苯四甲酸二酐以防结块,搅拌反应30~40min后,置于恒温水浴中,搅拌降解50~70min,然后用真空泵除去气泡,得到聚酰亚胺纺丝液,并导入纺丝机进行静电纺丝。以步骤(2)所得的表面活化的聚四氟乙烯微孔膜为基材,待喷丝口的纺丝液流出且稳定后,连接高压电源的正极与针头,调节参数后打开电源,开始纺丝,在微孔膜的上下两面形成纤维层,即得到用于锂电池的非织造材料隔膜。
2.根据权利要求1所述一种用于锂电池的非织造材料隔膜的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述磷酸锂的加入量为聚四氟乙烯质量的5~8%,磺酸锂的加入量为聚四氟乙烯质量的3~5%。
3.根据权利要求1所述一种用于锂电池的非织造材料隔膜的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述硬脂醇的加入量为聚四氟乙烯质量的1~2%,亚磷酸三苯酯的加入量为聚四氟乙烯质量的0.2~0.4%。
4.根据权利要求1所述一种用于锂电池的非织造材料隔膜的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述导热油的加热温度为300~320℃。
5.根据权利要求1所述一种用于锂电池的非织造材料隔膜的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述压延机的辊筒直径为400~500mm,长度为250~270mm,辊距为0.1~0.2mm,轴线交叉角不大于2°。
6.根据权利要求1所述一种用于锂电池的非织造材料隔膜的制备方法,其特征在于:步骤(2)所述浸蚀处理的时间为2~3s。
7.根据权利要求1所述一种用于锂电池的非织造材料隔膜的制备方法,其特征在于:步骤(3)所述均苯四甲酸二酐与4,4,-二氨基二苯醚加入的质量比例为1:1~1.1:1;所述恒温水浴的温度为60~70℃。
8.一种用于锂电池的非织造材料隔膜,其特征是由权利要求1-7任一项所述方法制备得到。
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108539096A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-09-14 | 芜湖华佳新能源技术有限公司 | 一种用于新能源汽车的锂离子电池隔膜及其制备方法 |
WO2020000164A1 (zh) * | 2018-06-26 | 2020-01-02 | 深圳市星源材质科技股份有限公司 | 一种复合锂电池隔膜及其制备方法 |
CN111129396A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-05-08 | 西安交通大学 | 一种耐温高分子改性锂电池隔膜的方法及相应锂电池隔膜 |
CN111916631A (zh) * | 2020-07-24 | 2020-11-10 | 蜂巢能源科技有限公司 | 一种复合电解质隔膜及其制备方法和电池 |
CN113193304A (zh) * | 2020-09-28 | 2021-07-30 | 蜂巢能源科技有限公司 | 一种复合增强隔膜及其制备方法和电池 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103022401A (zh) * | 2012-12-31 | 2013-04-03 | 新乡市中科科技有限公司 | 一种锂离子电池聚烯烃隔膜的制备方法 |
CN103904271A (zh) * | 2014-04-23 | 2014-07-02 | 深圳市星源材质科技股份有限公司 | 高性能复合隔膜的制备方法及复合隔膜 |
CN104126240A (zh) * | 2011-12-09 | 2014-10-29 | 公立大学法人首都大学东京 | 锂二次电池用隔膜及其制造方法 |
CN106159162A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-11-23 | 襄阳艾克特电池科技股份有限公司 | 一种高性能锂电池隔膜制作方法 |
CN106827719A (zh) * | 2017-01-09 | 2017-06-13 | 三峡大学 | 一种高频高速挠性覆铜板及其制备方法 |
-
2017
- 2017-09-26 CN CN201710879988.7A patent/CN107658409B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104126240A (zh) * | 2011-12-09 | 2014-10-29 | 公立大学法人首都大学东京 | 锂二次电池用隔膜及其制造方法 |
CN103022401A (zh) * | 2012-12-31 | 2013-04-03 | 新乡市中科科技有限公司 | 一种锂离子电池聚烯烃隔膜的制备方法 |
CN103904271A (zh) * | 2014-04-23 | 2014-07-02 | 深圳市星源材质科技股份有限公司 | 高性能复合隔膜的制备方法及复合隔膜 |
CN106159162A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-11-23 | 襄阳艾克特电池科技股份有限公司 | 一种高性能锂电池隔膜制作方法 |
CN106827719A (zh) * | 2017-01-09 | 2017-06-13 | 三峡大学 | 一种高频高速挠性覆铜板及其制备方法 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108539096A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-09-14 | 芜湖华佳新能源技术有限公司 | 一种用于新能源汽车的锂离子电池隔膜及其制备方法 |
WO2020000164A1 (zh) * | 2018-06-26 | 2020-01-02 | 深圳市星源材质科技股份有限公司 | 一种复合锂电池隔膜及其制备方法 |
CN111129396A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-05-08 | 西安交通大学 | 一种耐温高分子改性锂电池隔膜的方法及相应锂电池隔膜 |
CN111916631A (zh) * | 2020-07-24 | 2020-11-10 | 蜂巢能源科技有限公司 | 一种复合电解质隔膜及其制备方法和电池 |
CN111916631B (zh) * | 2020-07-24 | 2022-04-12 | 蜂巢能源科技有限公司 | 一种复合电解质隔膜及其制备方法和电池 |
CN113193304A (zh) * | 2020-09-28 | 2021-07-30 | 蜂巢能源科技有限公司 | 一种复合增强隔膜及其制备方法和电池 |
CN113193304B (zh) * | 2020-09-28 | 2022-05-03 | 蜂巢能源科技有限公司 | 一种复合增强隔膜及其制备方法和电池 |
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