CN107910477A - 一种纤维素与聚芳酯纤维基电池隔膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纤维素与聚芳酯纤维基电池隔膜的制备方法，包括：准备聚芳酯纤维浆粕、聚芳酯短纤、聚芳酯长纤和纤维素浆粕，将上述四种原料分别打浆，之后抄造成型。本发明利用纤维素与聚芳酯制备纤维基电池隔膜，发挥了两者的优势互补，取长补短，制备出浸润性优异、机械强度高、成本合理的电池隔膜材料,并通过配方调整和工艺改进解决了使用造纸工艺制备聚芳酯纤维电池隔膜时出现的分纤、分散等问题，成功制备了纤维素与聚芳酯纤维基电池隔膜。

Description

一种纤维素与聚芳酯纤维基电池隔膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种锂电池隔膜技术领域，具体涉及一种纤维素与聚芳酯纤维基电池隔膜的制备方法。
背景技术
隔膜作为锂电池技术中最为关键的内层组件，对锂电池性能的影响具有重大的意义，所以锂电池技术中隔膜材料至关重要。目前，应用最为广泛的隔膜材料还是PE、PP和PE/PP复合材料，但是一些新型的隔膜材料，如聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺、纤维素、氨纶、芳纶材料逐渐成为制备更加高效、稳定、安全的锂电池隔膜的材料，已占据了高端锂电池的市场。
聚芳酯为热致液晶高分子材料，聚芳酯纤维全称为芳香族聚酯纤维，是一种新型的特种合成纤维，与芳纶具有类似的全芳香族苯环结构，同样也具有能与芳纶相媲美的优良性能，比如突出的机械性能、热稳定性、阻燃性，甚至耐化学腐蚀性、抗蠕变性和耐摩擦性均要高于芳纶纤维。这是因为在聚芳酯大分子中连接芳香环的是性能更加稳定的酯基官能团。所以聚芳酯纤维也能像芳纶一样成为制备更加高效、稳定、安全的锂电池隔膜的材料。
然而，聚芳酯纤维成本高，电池隔膜材料100％采用聚芳酯纤维将导致电池隔膜的造价远高于市场上常规材料的电池隔膜，并不具备较好的市场前景；另一方面，聚芳酯大分子链上含有酯基官能团，虽然材料的浸润性优于聚烯烃材料，但比分子链上含酰胺基官能团的芳纶要差，直接用于电池隔膜材料浸润性不如芳纶。
发明内容
本申请的发明人发现，纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖，是自然界中分布最广、储量最大的天然高分子，是一种天然可再生资源，成本很低，而且纤维素无毒、无污染、可降解，纤维素作为电池隔膜材料具有成本低、浸润性优异、孔隙率高、透气率高、吸液率高、离子电导率高等特性，但是纤维素制备的电池隔膜最大的不足就是机械强度低，从而限制了纤维素基电池隔膜的应用。
所以本发明利用纤维素与聚芳酯制备纤维基电池隔膜，以发挥两者的优势互补，取长补短，制备浸润性优异、机械强度高、成本合理的电池隔膜材料。
本发明的技术方案如下：
一种纤维素与聚芳酯纤维基电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤一.准备原料：
称取聚芳酯纤维浆粕、聚芳酯短纤、聚芳酯长纤和纤维素浆粕，其中各原料的质量分数占比如下：聚芳酯纤维浆粕20％-50％，聚芳酯短纤30％-60％，聚芳酯长纤5％-10％，纤维素浆粕10-40％；
步骤二.打浆：
将所述聚芳酯纤维浆粕配制成质量分数为10％-30％的水溶液，浸泡12-24h，之后超声分散1-6h，再经槽式打浆机处理，打浆负荷为2-6kg，打浆度为20-70°SR，得到浆料；将得到的浆料用去离子水稀释至浓度为0.1-2wt％，并超声分散0.5-2h，然后添加0.01-0.06wt％分散剂聚氧化乙烯，并加入到疏解机中进行分散，疏解机转速为2500-3500r/min，强力搅拌20-50min，得到浆料A；
用60-80℃含0.08-0.2wt％的表面活性剂的水溶液将所述聚芳酯短纤稀释至浓度为0.05-1.2wt％，浸泡2-5h，之后超声分散30-60min，并利用疏解机将聚芳酯短纤均匀分散于去离子水中，其中疏解机转速为4500-6000r/min，强力搅拌30-60min，得到浆料B；所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸、十二烷基二甲基苄基氯化铵、吐温中的一种以上；
用去离子水将所述聚芳酯长纤稀释至浓度为0.05wt％以下，超声分散10-30min，搅拌得到均匀分散的聚芳酯长纤悬浮液，为浆料C；
将所述纤维素浆粕配制成质量分数为10％-20％的水溶液，浸泡6-15h，之后超声分散1-5h，再经PEI磨浆机处理，磨浆间隙为0.1-0.5mm，磨浆转速为10000-40000转，最后经超细摩擦研磨机打浆，得到浆料D；
以上浆料A、浆料B、浆料C、浆料D的制备步骤没有先后顺序；
步骤三.抄造成型：
将上述A、B、C、D四种浆料混合，再加入聚氧化乙烯和助留剂，搅拌均匀，上斜网或长网纸机抄造成型，在2-6MPa压力下压榨5-10min，之后90-110℃下烘干，并进一步在热压机上热压成型，热压温度为100-150℃、热压压力为15-25MPa，热压次数为1-3次，得到纤维素/聚芳酯纤维隔膜，最后将纤维素/聚芳酯纤维隔膜放入120℃真空烘箱中干燥处理5-12h。
在优选实施例中，所述聚芳酯纤维浆粕经预处理-两次打浆工艺法制备得到，即20-50℃下用5-10wt％NaOH溶液浸泡聚芳酯纤维5-24h，其中NaOH溶液与聚芳酯的质量比为10:1-50:1，再经脱液、水洗后，配成浆料质量浓度为0.15-3％的纤维悬浮液，所述两次打浆工艺分别为槽式打浆机打浆，打浆负荷为5-10kg，打浆时间为5-20min和槽式打浆机打浆，打浆负荷为2-6kg，打浆时间为2-8h，最终打浆度为20-30°SR。
优选地，所述聚芳酯纤维浆粕的比表面积为12-15m2/g，纤维平均长度为1.4-2mm。
本发明使用的所述聚芳酯纤维浆粕既保留了聚芳酯纤维优良的物理机械性能，而且又具有优于聚芳酯纤维的分散性。
优选地，所述聚芳酯短纤的长度为3-8mm，纤维细度为1-1.2D。
优选地，所述聚芳酯长纤的长度为10-15mm，加入适量的聚芳酯长纤可以改善聚芳酯浆粕和聚芳酯短纤在去离子水中的分散性。
优选地，所述纤维素浆粕为棉浆粕、甘蔗浆粕、芦苇浆粕、芒草浆粕、红麻浆粕中的一种或多种。
加入的纤维素浆粕具有大量的亲水基团和高的孔隙率，可以吸收大量的电解液，从而改善电池隔膜的浸润性，提高离子电导率。
优选地，抄造成型过程中聚氧化乙烯用量为四种浆料总质量的0.01-0.03wt％。
优选地，所述助留剂选自聚乙烯亚胺、瓜尔胶、聚丙烯酰胺、聚丙乙烯胺中的一种或多种，所述助留剂的用量为四种浆料总质量的0.1-0.3wt％。
本发明制备得到的电池隔膜厚度为70-80μm，260℃下处理2h的尺寸收缩率＜0.5％。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
第一，本发明利用纤维素成本低、亲液性好、浸润性优异、孔隙率高、透气率高、吸液率高、离子电导率高等特性，改善聚芳酯纤维基电池隔膜成本高、浸润性不佳的缺点，两者优势互补，制备浸润性优异、机械强度高、成本低的电池隔膜材料；
第二，在本发明的制备方法中，聚芳酯纤维的良好分散对于纤维基电池隔膜的制备具有重要影响，本发明通过短纤预处理、选择合适的超声时间、加搅拌、加聚氧化乙烯和改进浆粕、短纤、长纤三者的配比等方式解决了使用造纸工艺制备聚芳酯纤维电池隔膜时出现的分纤、分散等问题，达到了聚芳酯纤维的良好分散，进而采用本发明的方法成功制备出纤维素与聚芳酯纤维基电池隔膜。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
在本文中，由「一数值至另一数值」表示的范围，是一种避免在说明书中一一列举该范围中的所有数值的概要性表示方式。因此，某一特定数值范围的记载，涵盖该数值范围内的任意数值以及由该数值范围内的任意数值界定出的较小数值范围，如同在说明书中明文写出该任意数值和该较小数值范围一样。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
按如下质量分数占比称取原料：聚芳酯纤维浆粕35％，聚芳酯短纤50％，聚芳酯长纤5％，纤维素浆粕10％。
配制30wt％的聚芳酯纤维浆粕水溶液，浸泡15h，超声分散2h，再经槽式打浆机处理，打浆度为45°SR，用去离子水将30wt％的聚芳酯纤维浆粕水溶液稀释至浓度为1wt％，超声分散1h，添加0.02wt％分散剂聚氧化乙烯，加入到疏解机中进行分散，疏解机转速为3000r/min，强力搅拌20min，得到浆料A。
用60℃含0.1wt％的十二烷基苯磺酸钠的水溶液将聚芳酯短纤稀释至浓度为0.5wt％，浸泡2h，超声分散30min，利用疏解机将聚芳酯短纤均匀分散于去离子水中，其中疏解机转速为5000r/min，强力搅拌30min，得到浆料B。
用去离子水将聚芳酯长纤稀释至浓度为0.03wt％，超声分散10min，搅拌得到均匀分散的聚芳酯长纤悬浮液，为浆料C。
配制10wt％的棉浆粕水溶液，浸泡12h，超声分散3h，再经PEI磨浆机处理，磨浆间隙为0.2mm，磨浆转速为20000转，最后经超细摩擦研磨机打浆，得到浆料D。
将A、B、C、D四种浆料混合，再加入占四种浆料总质量0.01％的聚氧化乙烯和占四种浆料总质量0.1％的聚乙烯亚胺，搅拌均匀，上斜网纸机抄造成型，在4MPa压力下压榨5min，100℃下烘干，进一步在热压机上热压成型，热压温度为120℃、热压压力为20MPa，热压次数为3次，得到纤维素/聚芳酯纤维隔膜，最后将纤维素/聚芳酯纤维隔膜放入120℃真空烘箱中干燥处理6h。
实施例2
按如下质量分数占比称取原料：聚芳酯纤维浆粕35％，聚芳酯短纤40％，聚芳酯长纤5％，纤维素浆粕20％。
配制30wt％的聚芳酯纤维浆粕水溶液，浸泡15h，超声分散2h，再经槽式打浆机处理，打浆度为45°SR，用去离子水将30wt％的聚芳酯纤维浆粕水溶液稀释至浓度为1wt％，超声分散1h，添加0.02wt％分散剂聚氧化乙烯，加入到疏解机中进行分散，疏解机转速为3000r/min，强力搅拌20min，得到浆料A。
用60℃含0.1wt％的十二烷基苯磺酸钠的水溶液将聚芳酯短纤稀释至浓度为0.4wt％，浸泡2h，超声分散30min，利用疏解机将聚芳酯短纤均匀分散于去离子水中，其中疏解机转速为5000r/min，强力搅拌30min，得到浆料B。
用去离子水将聚芳酯长纤稀释至浓度为0.03wt％，超声分散10min，搅拌得到均匀分散的聚芳酯长纤悬浮液，为浆料C。
配制20wt％的棉浆粕水溶液，浸泡12h，超声分散3h，再经PEI磨浆机处理，磨浆间隙为0.2mm，磨浆转速为20000转，最后经超细摩擦研磨机打浆，得到浆料D。
将A、B、C、D四种浆料混合，再加入占四种浆料总质量0.01％的聚氧化乙烯和占四种浆料总质量0.1％的聚乙烯亚胺，搅拌均匀，上斜网纸机抄造成型，在4MPa压力下压榨5min，100℃下烘干，进一步在热压机上热压成型，热压温度为120℃、热压压力为20MPa，热压次数为3次，得到纤维素/聚芳酯纤维隔膜，最后将纤维素/聚芳酯纤维隔膜放入120℃真空烘箱中干燥处理6h。
实施例3
按如下质量分数占比称取原料：聚芳酯纤维浆粕35％，聚芳酯短纤30％，聚芳酯长纤5％，纤维素浆粕30％。
配制30wt％的聚芳酯纤维浆粕水溶液，浸泡15h，超声分散2h，再经槽式打浆机处理，打浆度为45°SR，用去离子水将30wt％的聚芳酯纤维浆粕水溶液稀释至浓度为1wt％，超声分散1h，添加0.02wt％分散剂聚氧化乙烯，加入到疏解机中进行分散，疏解机转速为3000r/min，强力搅拌20min，得到浆料A。
用60℃含0.1wt％的十二烷基苯磺酸钠的水溶液将聚芳酯短纤稀释至浓度为0.3wt％，浸泡2h，超声分散30min，利用疏解机将聚芳酯短纤均匀分散于去离子水中，其中疏解机转速为5000r/min，强力搅拌30min，得到浆料B。
用去离子水将聚芳酯长纤稀释至浓度为0.03wt％，超声分散10min，搅拌得到均匀分散的聚芳酯长纤悬浮液，为浆料C。
配制30wt％的棉浆粕水溶液，浸泡12h，超声分散3h，再经PEI磨浆机处理，磨浆间隙为0.2mm，磨浆转速为20000转，最后经超细摩擦研磨机打浆，得到浆料D。
将A、B、C、D四种浆料混合，再加入占四种浆料总质量0.01％的聚氧化乙烯和占四种浆料总质量0.1％的聚乙烯亚胺，搅拌均匀，上斜网纸机抄造成型，在4MPa压力下压榨5min，100℃下烘干，进一步在热压机上热压成型，热压温度为120℃、热压压力为20MPa，热压次数为3次，得到纤维素/聚芳酯纤维隔膜，最后将纤维素/聚芳酯纤维隔膜放入120℃真空烘箱中干燥处理6h。
实施例4
按如下质量分数占比称取原料：聚芳酯纤维浆粕25％，聚芳酯短纤40％，聚芳酯长纤5％，纤维素浆粕30％。
配制25wt％的聚芳酯纤维浆粕水溶液，浸泡15h，超声分散2h，再经槽式打浆机处理，打浆度为60°SR，用去离子水将25wt％的聚芳酯纤维浆粕水溶液稀释至浓度为1wt％，超声分散1h，添加0.02wt％分散剂聚氧化乙烯，加入到疏解机中进行分散，疏解机转速为3000r/min，强力搅拌20min，得到浆料A。
用60℃含0.1wt％的十二烷基苯磺酸钠的水溶液将聚芳酯短纤稀释至浓度为0.4wt％，浸泡2h，超声分散30min，利用疏解机将聚芳酯短纤均匀分散于去离子水中，其中疏解机转速为5000r/min，强力搅拌30min，得到浆料B。
用去离子水将聚芳酯长纤稀释至浓度为0.03wt％，超声分散10min，搅拌得到均匀分散的聚芳酯长纤悬浮液，为浆料C。
配制30wt％的棉浆粕水溶液，浸泡12h，超声分散3h，再经PEI磨浆机处理，磨浆间隙为0.2mm，磨浆转速为20000转，最后经超细摩擦研磨机打浆，得到浆料D。
将A、B、C、D四种浆料混合，再加入占四种浆料总质量0.01％的聚氧化乙烯和占四种浆料总质量0.1％的聚乙烯亚胺，搅拌均匀，上斜网纸机抄造成型，在4MPa压力下压榨5min，100℃下烘干，进一步在热压机上热压成型，热压温度为120℃、热压压力为20MPa，热压次数为3次，得到纤维素/聚芳酯纤维隔膜，最后将纤维素/聚芳酯纤维隔膜放入120℃真空烘箱中干燥处理6h。
实施例5
按如下质量分数占比称取原料：聚芳酯纤维浆粕35％，聚芳酯短纤50％，聚芳酯长纤5％，纤维素浆粕10％。
配制30wt％的聚芳酯纤维浆粕水溶液，浸泡15h，超声分散2h，再经槽式打浆机处理，打浆度为45°SR，用去离子水将30wt％的聚芳酯纤维浆粕水溶液稀释至浓度为1wt％，超声分散1h，添加0.02wt％分散剂聚氧化乙烯，加入到疏解机中进行分散，疏解机转速为3000r/min，强力搅拌20min，得到浆料A。
用60℃含0.1wt％的十二烷基苯磺酸钠的水溶液将聚芳酯短纤稀释至浓度为0.5wt％，浸泡2h，超声分散30min，利用疏解机将聚芳酯短纤均匀分散于去离子水中，其中疏解机转速为5000r/min，强力搅拌30min，得到浆料B。
用去离子水将聚芳酯长纤稀释至浓度为0.03wt％，超声分散10min，搅拌得到均匀分散的聚芳酯长纤悬浮液，为浆料C。
配制10wt％的棉浆粕水溶液，浸泡12h，超声分散3h，再经PEI磨浆机处理，磨浆间隙为0.2mm，磨浆转速为30000转，最后经超细摩擦研磨机打浆，得到浆料D。
将A、B、C、D四种浆料混合，再加入占四种浆料总质量0.01％的聚氧化乙烯和占四种浆料总质量0.1％的聚乙烯亚胺，搅拌均匀，上斜网纸机抄造成型，在4MPa压力下压榨5min，100℃下烘干，进一步在热压机上热压成型，热压温度为120℃、热压压力为20MPa，热压次数为3次，得到纤维素/聚芳酯纤维隔膜，最后将纤维素/聚芳酯纤维隔膜放入120℃真空烘箱中干燥处理6h。
实施例6
按如下质量分数占比称取原料：聚芳酯纤维浆粕35％，聚芳酯短纤40％，聚芳酯长纤5％，纤维素浆粕20％。
配制30wt％的聚芳酯纤维浆粕水溶液，浸泡15h，超声分散2h，再经槽式打浆机处理，打浆度为45°SR，用去离子水将30wt％的聚芳酯纤维浆粕水溶液稀释至浓度为1wt％，超声分散1h，添加0.02wt％分散剂聚氧化乙烯，加入到疏解机中进行分散，疏解机转速为3000r/min，强力搅拌20min，得到浆料A。
用60℃含0.1wt％的十二烷基苯磺酸钠的水溶液将聚芳酯短纤稀释至浓度为0.4wt％，浸泡2h，超声分散30min，利用疏解机将聚芳酯短纤均匀分散于去离子水中，其中疏解机转速为5000r/min，强力搅拌30min，得到浆料B。
用去离子水将聚芳酯长纤稀释至浓度为0.03wt％，超声分散10min，搅拌得到均匀分散的聚芳酯长纤悬浮液，为浆料C。
配制20wt％的棉浆粕水溶液，浸泡12h，超声分散3h，再经PEI磨浆机处理，磨浆间隙为0.2mm，磨浆转速为30000转，最后经超细摩擦研磨机打浆，得到浆料D。
将A、B、C、D四种浆料混合，再加入占四种浆料总质量0.01％的聚氧化乙烯和占四种浆料总质量0.1％的聚乙烯亚胺，搅拌均匀，上斜网纸机抄造成型，在4MPa压力下压榨5min，100℃下烘干，进一步在热压机上热压成型，热压温度为120℃、热压压力为20MPa，热压次数为3次，得到纤维素/聚芳酯纤维隔膜，最后将纤维素/聚芳酯纤维隔膜放入120℃真空烘箱中干燥处理6h。
实施例7
按如下质量分数占比称取原料：聚芳酯纤维浆粕35％，聚芳酯短纤30％，聚芳酯长纤5％，纤维素浆粕30％。
配制30wt％的聚芳酯纤维浆粕水溶液，浸泡15h，超声分散2h，再经槽式打浆机处理，打浆度为45°SR，用去离子水将30wt％的聚芳酯纤维浆粕水溶液稀释至浓度为1wt％，超声分散1h，添加0.02wt％分散剂聚氧化乙烯，加入到疏解机中进行分散，疏解机转速为3000r/min，强力搅拌20min，得到浆料A。
用60℃含0.1wt％的十二烷基苯磺酸钠的水溶液将聚芳酯短纤稀释至浓度为0.3wt％，浸泡2h，超声分散30min，利用疏解机将聚芳酯短纤均匀分散于去离子水中，其中疏解机转速为5000r/min，强力搅拌30min，得到浆料B。
用去离子水将聚芳酯长纤稀释至浓度为0.03wt％，超声分散10min，搅拌得到均匀分散的聚芳酯长纤悬浮液，为浆料C。
配制30wt％的棉浆粕水溶液，浸泡12h，超声分散3h，再经PEI磨浆机处理，磨浆间隙为0.2mm，磨浆转速为30000转，最后经超细摩擦研磨机打浆，得到浆料D。
将A、B、C、D四种浆料混合，再加入占四种浆料总质量0.01％的聚氧化乙烯和占四种浆料总质量0.1％的聚乙烯亚胺，搅拌均匀，上斜网纸机抄造成型，在4MPa压力下压榨5min，100℃下烘干，进一步在热压机上热压成型，热压温度为120℃、热压压力为20MPa，热压次数为3次，得到纤维素/聚芳酯纤维隔膜，最后将纤维素/聚芳酯纤维隔膜放入120℃真空烘箱中干燥处理6h。
实施例8
按如下质量分数占比称取原料：聚芳酯纤维浆粕25％，聚芳酯短纤40％，聚芳酯长纤5％，纤维素浆粕30％。
配制25wt％的聚芳酯纤维浆粕水溶液，浸泡15h，超声分散2h，再经槽式打浆机处理，打浆度为60°SR，用去离子水将25wt％的聚芳酯纤维浆粕水溶液稀释至浓度为1wt％，超声分散1h，添加0.02wt％分散剂聚氧化乙烯，加入到疏解机中进行分散，疏解机转速为3000r/min，强力搅拌20min，得到浆料A。
用60℃含0.1wt％的十二烷基苯磺酸钠的水溶液将聚芳酯短纤稀释至浓度为0.4wt％，浸泡2h，超声分散30min，利用疏解机将聚芳酯短纤均匀分散于去离子水中，其中疏解机转速为5000r/min，强力搅拌30min，得到浆料B。
用去离子水将聚芳酯长纤稀释至浓度为0.03wt％，超声分散10min，搅拌得到均匀分散的聚芳酯长纤悬浮液，为浆料C。
配制30wt％的棉浆粕水溶液，浸泡12h，超声分散3h，再经PEI磨浆机处理，磨浆间隙为0.2mm，磨浆转速为30000转，最后经超细摩擦研磨机打浆，得到浆料D。
将A、B、C、D四种浆料混合，再加入占四种浆料总质量0.01％的聚氧化乙烯和占四种浆料总质量0.1％的聚乙烯亚胺，搅拌均匀，上斜网纸机抄造成型，在4MPa压力下压榨5min，100℃下烘干，进一步在热压机上热压成型，热压温度为120℃、热压压力为20MPa，热压次数为3次，得到纤维素/聚芳酯纤维隔膜，最后将纤维素/聚芳酯纤维隔膜放入120℃真空烘箱中干燥处理6h。
本发明采用相同的工艺制备不含纤维素的聚芳酯纤维基电池隔膜作为对比例如下，并同一测试条件下进行测试，将测试结果进行对比。
对比例1
按如下质量分数占比称取原料：聚芳酯纤维浆粕35％，聚芳酯短纤60％，聚芳酯长纤5％。
配制30wt％的聚芳酯纤维浆粕水溶液，浸泡15h，超声分散2h，再经槽式打浆机处理，打浆度为45°SR，用去离子水将30wt％的聚芳酯纤维浆粕水溶液稀释至浓度为1wt％，超声分散1h，添加0.02wt％分散剂聚氧化乙烯，加入到疏解机中进行分散，疏解机转速为3000r/min，强力搅拌20min，得到浆料A。
用60℃含0.1wt％的十二烷基苯磺酸钠的水溶液将聚芳酯短纤稀释至浓度为0.6wt％，浸泡2h，超声分散30min，利用疏解机将聚芳酯短纤均匀分散于去离子水中，其中疏解机转速为5000r/min，强力搅拌30min，得到浆料B。
用去离子水将聚芳酯长纤稀释至浓度为0.03wt％，超声分散10min，搅拌得到均匀分散的聚芳酯长纤悬浮液，为浆料C。
将A、B、C三种浆料混合，再加入占三种浆料总质量0.01％的聚氧化乙烯和占三种浆料总质量0.1％的聚乙烯亚胺，搅拌均匀，上斜网纸机抄造成型，在4MPa压力下压榨5min，100℃下烘干，进一步在热压机上热压成型，热压温度为120℃、热压压力为20MPa，热压次数为3次，得到聚芳酯纤维隔膜，最后将聚芳酯纤维隔膜放入120℃真空烘箱中干燥处理6h。
对比例2
按如下质量分数占比称取原料：聚芳酯纤维浆粕45％，聚芳酯短纤50％，聚芳酯长纤5％。
配制30wt％的聚芳酯纤维浆粕水溶液，浸泡15h，超声分散2h，再经槽式打浆机处理，打浆度为45°SR，用去离子水将30wt％的聚芳酯纤维浆粕水溶液稀释至浓度为1wt％，超声分散1h，添加0.02wt％分散剂聚氧化乙烯，加入到疏解机中进行分散，疏解机转速为3000r/min，强力搅拌20min，得到浆料A。
用60℃含0.1wt％的十二烷基苯磺酸钠的水溶液将聚芳酯短纤稀释至浓度为0.5wt％，浸泡2h，超声分散30min，利用疏解机将聚芳酯短纤均匀分散于去离子水中，其中疏解机转速为5000r/min，强力搅拌30min，得到浆料B。
用去离子水将聚芳酯长纤稀释至浓度为0.03wt％，超声分散10min，搅拌得到均匀分散的聚芳酯长纤悬浮液，为浆料C。
将A、B、C三种浆料混合，再加入占三种浆料总质量0.01％的聚氧化乙烯和占三种浆料总质量0.1％的聚乙烯亚胺，搅拌均匀，上斜网纸机抄造成型，在4MPa压力下压榨5min，100℃下烘干，进一步在热压机上热压成型，热压温度为120℃、热压压力为20MPa，热压次数为3次，得到聚芳酯纤维隔膜，最后将聚芳酯纤维隔膜放入120℃真空烘箱中干燥处理6h。
对本发明制备得到的实施例及对比例的电池隔膜进行孔隙率、离子电导率、力学性能测试，其中，孔隙率用正丁醇浸泡法测定，离子电导率采用交流阻抗法(AC)测定，力学性能测试取长为10cm，宽为3.5cm的长条式样，并设定拉伸速率为4mm/min。测试结果如下表1。
表1
编号 孔隙率/％ 离子电导率103S/cm 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/％
对比例1 65 0.96 26.82 7.6
对比例2 61 0.89 24.63 7.9
实施例1 66 1.14 18.33 6.7
实施例2 63 1.09 13.14 6.3
实施例3 67 1.12 11.87 5.7
实施例4 70 1.20 10.05 5.6
实施例5 67 1.08 19.58 6.6
实施例6 63 1.07 13.64 6.1
实施例7 61 0.93 11.11 6.0
实施例8 68 1.15 10.25 5.8
从表1可见，以上实施例制得的纤维素与聚芳酯纤维基电池隔膜的孔隙率和离子电导率高于对比例，说明浸润性和电化学性得到提高，虽然纤维素的加入导致了隔膜的力学性能一定程度下降，但仍能满足电池隔膜的力学性能要求。
在本发明及上述实施例的教导下，本领域技术人员很容易预见到，本发明所列举或例举的各原料或其等同替换物、各加工方法或其等同替换物都能实现本发明，以及各原料和加工方法的参数上下限取值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims (10)

1.一种纤维素与聚芳酯纤维基电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一.准备原料：
称取聚芳酯纤维浆粕、聚芳酯短纤、聚芳酯长纤和纤维素浆粕，其中各原料的质量分数占比如下：聚芳酯纤维浆粕20％-50％，聚芳酯短纤30％-60％，聚芳酯长纤5％-10％，纤维素浆粕10-40％；
步骤二.打浆：
将所述聚芳酯纤维浆粕配制成质量分数为10％-30％的水溶液，浸泡12-24h，之后超声分散1-6h，再经槽式打浆机处理，打浆负荷为2-6kg，打浆度为20-70°SR，得到浆料；将得到的浆料用去离子水稀释至浓度为0.1-2wt％，并超声分散0.5-2h，然后添加0.01-0.06wt％分散剂聚氧化乙烯，并加入到疏解机中进行分散，疏解机转速为2500-3500r/min，强力搅拌20-50min，得到浆料A；
用60-80℃含0.08-0.2wt％的表面活性剂的水溶液将所述聚芳酯短纤稀释至浓度为0.05-1.2wt％，浸泡2-5h，之后超声分散30-60min，并利用疏解机将聚芳酯短纤均匀分散于去离子水中，其中疏解机转速为4500-6000r/min，强力搅拌30-60min，得到浆料B；所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸、十二烷基二甲基苄基氯化铵、吐温中的一种以上；
用去离子水将所述聚芳酯长纤稀释至浓度为0.05wt％以下，超声分散10-30min，搅拌得到均匀分散的聚芳酯长纤悬浮液，为浆料C；
将所述纤维素浆粕配制成质量分数为10％-20％的水溶液，浸泡6-15h，之后超声分散1-5h，再经PEI磨浆机处理，磨浆间隙为0.1-0.5mm，磨浆转速为10000-40000转，最后经超细摩擦研磨机打浆，得到浆料D；
以上浆料A、浆料B、浆料C、浆料D的制备步骤没有先后顺序；
步骤三.抄造成型：
将上述A、B、C、D四种浆料混合，再加入聚氧化乙烯和助留剂，搅拌均匀，上斜网或长网纸机抄造成型，在2-6MPa压力下压榨5-10min，之后90-110℃下烘干，并进一步在热压机上热压成型，热压温度为100-150℃、热压压力为15-25MPa，热压次数为1-3次，得到纤维素/聚芳酯纤维隔膜，最后将纤维素/聚芳酯纤维隔膜放入120℃真空烘箱中干燥处理5-12h。
2.如权利要求1所述的纤维素与聚芳酯纤维基电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述聚芳酯纤维浆粕经预处理-两次打浆工艺法制备得到，即20-50℃下用5-10wt％NaOH溶液浸泡聚芳酯纤维5-24h，其中NaOH溶液与聚芳酯的质量比为10:1-50:1，再经脱液、水洗后，配成浆料质量浓度为0.15-3％的纤维悬浮液，所述两次打浆工艺分别为槽式打浆机打浆，打浆负荷为5-10kg，打浆时间为5-20min和槽式打浆机打浆，打浆负荷为2-6kg，打浆时间为2-8h，最终打浆度为20-30°SR。
3.如权利要求1所述的纤维素与聚芳酯纤维基电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述聚芳酯纤维浆粕的比表面积为12-15m2/g，纤维平均长度为1.4-2mm。
4.如权利要求1所述的纤维素与聚芳酯纤维基电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述聚芳酯短纤的长度为3-8mm，纤维细度为1-1.2D。
5.如权利要求1所述的纤维素与聚芳酯纤维基电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述聚芳酯长纤的长度为10-15mm。
6.如权利要求1所述的纤维素与聚芳酯纤维基电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述纤维素浆粕为棉浆粕、甘蔗浆粕、芦苇浆粕、芒草浆粕、红麻浆粕中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的纤维素与聚芳酯纤维基电池隔膜的制备方法，其特征在于，抄造成型过程中聚氧化乙烯用量为四种浆料总质量的0.01-0.03wt％。
8.如权利要求1所述的纤维素与聚芳酯纤维基电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述助留剂选自聚乙烯亚胺、瓜尔胶、聚丙烯酰胺、聚丙乙烯胺中的一种或多种，所述助留剂的用量为四种浆料总质量的0.1-0.3wt％。
9.一种电池隔膜，其特征在于，所述电池隔膜是采用权利要求1-8中任一所述的制备方法制备而得。
10.如权利要求9所述的电池隔膜，其特征在于，所述电池隔膜的厚度为70-80μm，260℃下处理2h的尺寸收缩率＜0.5％。
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