CN108281594A - 一种锂电池用聚乙烯核孔隔膜及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池用聚乙烯核孔隔膜及制备方法，步骤为用加速器产生的重离子Au或Kr对聚乙烯薄膜辐照；再在紫外光下敏化；再浸入混合溶液中，蚀刻，再在室温、氢氧化钠水溶液中浸泡，清洗，烘干，即得到锂电池用聚乙烯核孔膜；本发明的方法相对简单，工艺易控，孔径均一，孔密度高，孔径及孔隙率易于控制，成本较低，所用试剂易得。

Description

一种锂电池用聚乙烯核孔隔膜及制备方法
技术领域
本发明属于膜材料技术领域，具体涉及一种锂电池用聚乙烯核孔隔膜及制备方法。
背景技术
自20世纪90年代初索尼公司开发成功锂电池以来，锂电池以其能量密度高、循环寿命长和电压高等优异的电性能而获得了迅速的发展。目前已广泛应用于手机、便携式电脑、照相机、摄像机等电子产品和电动车领域，而且应用领域仍在不断扩展之中。隔膜是锂电池的关键内层组件之一，主要功能是隔离正负极并阻止电子穿过，同时能够允许离子通过，从而完成在充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输。隔膜性能的优劣直接影响着电池内阻、放电容量、循环使用寿命以及安全性能的好坏。隔膜越薄、孔隙率越高，电池的能越小，高倍率放电性能就越好，因此，隔膜对提高电池的综合性能具有十分重要的。目前锂电池隔膜主要聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃微孔膜，厚度在20-30μ(微米)，其制备方法采用了热致相分离法和熔融拉伸法。热致相分离法的制膜过程容易调控，可较好地控制孔径、孔径分布和孔隙率。但制备过程中需要大量的溶剂，容易造成环境污染，工艺相对复杂。而熔融拉伸法的过程不包括相分离过程，易于工业化生产且无污染，是目前广泛采用的方法，膜表面的孔径分布相对均匀，但也存在孔径及孔隙率较难控制的缺点，而且由于只进行纵向拉伸，膜的横向强度较差，设备昂贵。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不同，提供一种孔密度高，孔径分布小的锂电池用聚乙烯核孔隔膜。
本发明的第二个目的是提供一种成本较低，生产工艺相对简单的锂电池用聚乙烯核孔隔膜的制备方法。
本发明的技术方案概述如下：
一种锂电池用聚乙烯核孔隔膜的制备方法，包括以下步骤：用加速器产生的10-20MeV重离子Au或Kr对厚度为10～30μm的聚乙烯薄膜辐照0.01-0.5秒；再在波长为200-300nm的紫外光下敏化1-3h；再浸入30～60℃混合溶液中，蚀刻20-60min，再在室温、质量浓度为3％-5％的氢氧化钠水溶液中浸泡2-10min，用去离子水超声清洗，40-60℃下烘干，即得到锂电池用聚乙烯核孔膜；所述混合溶液是由体积比为1-3：1的质量浓度为20-30％次氯酸钠水溶液和质量浓度为10-20％盐酸水溶液混合而成。
上述方法制备的锂电池用聚乙烯核孔隔膜，孔径为0.05～1μm，孔密度为5×108cm-2～15×1010cm-2，孔隙率为35-45％，膜厚度均匀。
本发明的优点：
本发明的方法相对简单，工艺易控，孔径均一，孔密度高，孔径及孔隙率易于控制，成本较低，所用试剂易得。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种锂电池用聚乙烯核孔隔膜的制备方法，包括以下步骤：用加速器产生的20MeV重离子Au对厚度为30μm的聚乙烯薄膜辐照0.5秒；再在波长300nm的紫外光下敏化3h；再浸入60℃混合溶液中，蚀刻60min，再在室温、质量浓度为5％的氢氧化钠水溶液中浸泡10min，用去离子水超声清洗3次，每次10min，60℃下烘干，即得到锂电池用聚乙烯核孔膜；所述混合溶液是由体积比为1：1的质量浓度为30％次氯酸钠水溶液和质量浓度为20％盐酸水溶液混合而成。
锂电池用聚乙烯核孔膜厚度为30μm，蚀刻孔径为1μm、孔密度为5×1010cm-2，孔隙率为45％。
实施例2
一种锂电池用聚乙烯核孔隔膜的制备方法，包括以下步骤：用加速器产生的10MeV重离子Kr对厚度为10μm的聚乙烯薄膜辐照0.1秒；再在波长250nm的紫外光下敏化1h；再浸入30℃混合溶液中，蚀刻20min，再在室温、质量浓度为3％的氢氧化钠水溶液中浸泡2min，用去离子水超声清洗3次，每次10min，40℃下烘干，即得到锂电池用聚乙烯核孔膜；所述混合溶液是由体积比为1：1的质量浓度为20％次氯酸钠水溶液和质量浓度为10％盐酸水溶液混合而成。
锂电池用聚乙烯核孔膜厚度为10μm，蚀刻孔径为0.05μm、孔密度为8.5×108cm-2，孔隙率为35.0％。
实施例3
一种锂电池用聚乙烯核孔隔膜的制备方法，包括以下步骤：用加速器产生的15MeV重离子Au对厚度为15μm的聚乙烯薄膜辐照0.01秒；再在波长200nm的紫外光下敏化2h；再浸入45℃混合溶液中，蚀刻55min，再在室温、质量浓度为4.5％的氢氧化钠水溶液中浸泡7min，用去离子水超声清洗3次，每次10min，50℃下烘干，即得到锂电池用聚乙烯核孔膜；所述混合溶液是由体积比为2：1的质量浓度为20％次氯酸钠水溶液和质量浓度为20％盐酸水溶液混合而成。
锂电池用聚乙烯核孔膜厚度为15μm，蚀刻孔径为0.2μm、孔密度为5.0×108cm-2，孔隙率为42.5％。
实施例4
一种锂电池用聚乙烯核孔隔膜的制备方法，包括以下步骤：用加速器产生的10MeV重离子Au对厚度为20μm的聚乙烯薄膜辐照0.5秒；再在波长300nm的紫外光下敏化1.5h；再浸入60℃混合溶液中，蚀刻50min，再在室温、质量浓度为5％的氢氧化钠水溶液中浸泡3min，用去离子水超声清洗3次，每次10min，60℃下烘干，即得到锂电池用聚乙烯核孔膜；所述混合溶液是由体积比为3：1的质量浓度为20％次氯酸钠水溶液和质量浓度为20％盐酸水溶液混合而成。
锂电池用聚乙烯核孔膜厚度为20μm，蚀刻孔径为0.5μm、孔密度为3.8×109cm-2，孔隙率为39.8％。
以上内容是结合优化的实施例对本发明所做的具体说明，不能认定本发明的实施方式仅限于这些说明。对本发明所属技术领域的不同技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和变换，都应当视为属于本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种锂电池用聚乙烯核孔隔膜的制备方法，其特征是包括以下步骤：用加速器产生的10-20MeV重离子Au或Kr对厚度为10～30μm的聚乙烯薄膜辐照0.01-0.5秒；再在波长为200-300nm的紫外光下敏化1-3h；再浸入30～60℃混合溶液中，蚀刻20-60min，再在室温、质量浓度为3-5％的氢氧化钠水溶液中浸泡2-10min，用去离子水超声清洗，40-60℃下烘干，即得到锂电池用聚乙烯核孔膜；所述混合溶液是由体积比为1-3：1的质量浓度为20-30％次氯酸钠水溶液和质量浓度为10-20％盐酸水溶液混合而成。
2.权利要求1的方法制备的锂电池用聚乙烯核孔隔膜。
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