CN108305971A - 一种高亲水性的锂电池隔膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高亲水性的锂电池隔膜，包括聚氧乙烯隔膜层、蛋白质‑聚丙烯聚合材料层、沙漏形微孔；所述锂电池隔膜上设置有所述聚氧乙烯材料层，所述锂电池隔膜上设置有所述沙漏形微孔。设置了沙漏形微孔，提高了隔膜的挂液能力，使用超高分子聚乙烯材料制成锂电池隔膜在使用时具有良好的耐腐蚀和耐高温性能，能够在电池中的电解液的腐蚀环境和使用时的温度变化中保持稳定的使用特性，从而延长了电池的使用的稳定性，提高了电池性能，并且在表面设置聚氧乙烯亲水材料层，提高了隔膜表面的亲水性，三层结构，中间层配合蛋白质，其有能力极化至能形成氢键的部位，并使其对油或其他疏水性溶液而言，更容易溶解在水里面，具有很好的应用价值。

Description

一种高亲水性的锂电池隔膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及锂电池隔膜技术领域，具体为一种高亲水性的锂电池隔膜及其制备方法。
背景技术
聚丙烯是五大通用塑料之一，自1957年实现工业化生产以来，已有五十多年的历史。聚丙烯的力学性能优异，有较高的屈服强度、拉伸强度、表面硬度和弹性模量等，并具有较好的耐热性能，均聚聚丙烯的熔点高达165℃，可以在100-120℃的环境下长期使用；聚丙烯是半结晶性聚合物，通过加入成核剂或双向拉伸后，制品具有很好的透明性能；聚丙烯还具有良好的电绝缘性、易加工成型、价格低廉等优点。目前，锂电池隔膜生产主要采用方法有：1、拉伸法(干法)：将塑料薄膜加到一定温度，采用物理方法拉伸，使分子链产生较大空隙。此方法孔密度和孔径控制较难，微孔均匀度差；2、湿法：令塑料薄膜处于液体状态，加入另一种沸点不同中介的液体物质，改变温度令中介物质相分析析出。在留下的薄膜上留下中介勿析出后的空间，即为微孔。此方法生产速度慢，且成本较高，工艺难度大。两者生产的微孔膜挂液(膜吸附的电解液)能力一般，不利于离子通过。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高亲水性的锂电池隔膜及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高亲水性的锂电池隔膜，其特征在于：包括聚氧乙烯隔膜层、蛋白质-聚丙烯聚合材料层、沙漏形微孔；所述锂电池隔膜上设置有所述聚氧乙烯材料层，所述锂电池隔膜上设置有所述沙漏形微孔。
所述的聚氧乙烯隔膜层包括：环氧树脂50-70份、活性无极填料60-70份、环氧丙烷稀释剂20-30份、聚乙烯醇60-70份、沙蒿胶15-20份、羟丙基纤维素12-18份、碳酸钙13-15份、戊二醛4-10份、十八醇13-15份氧化聚乙烯蜡14-18份。
所述的蛋白质-聚丙烯聚合材料层包括：硬脂酸锌15-20份、氧化聚乙烯蜡14-18份、乙基硅油12-17份、改性添加剂5-15份、大豆蛋白质100-120份、聚丙烯树脂50-60份。
所述锂电池隔膜厚度为12-38μm。
进一步、所述沙漏形微孔由两个漏斗型孔构成且该两个漏斗型孔的小直径端对接。
其制备方法包括以下步骤：
聚氧乙烯隔膜层制备：将环氧树脂、环氧丙烷稀释剂、活性无极填料热混炼，混合温度为120℃，时间24小时，然后与沙蒿胶进行进一步搅拌打浆，得到热胶；
先将热胶与聚乙烯醇放入烘箱中烘干，然后经双螺杆挤出机挤出、水冷、切割后制得生物降解母料；
先将基纤维素、碳酸钙、戊二醛、十八醇混合均匀，然后经双螺杆挤出机挤出、水冷、切割后制得光降解母料；
制得的生物降解母料和光降解母料中加入双螺杆挤出机，挤出、水冷、切割后制得双降解母料，最后经吹膜机吹膜即得聚氧乙烯隔膜层；
蛋白质-聚丙烯聚合材料层制备：
聚氧乙烯隔膜层制备：将硬脂酸锌、氧化聚乙烯蜡、乙基硅油、改性添加剂、大豆蛋白质、聚丙烯树脂热混炼，混合温度为120℃，时间24小时，然后与沙蒿胶进行进一步搅拌打浆，得到热胶；
将热胶涂抹在两层聚氧乙烯隔膜层之间，高温压制，去除多余胶，完成。
本发明的锂电池隔膜，设置了沙漏形微孔，提高了隔膜的挂液能力，使用超高分子聚乙烯材料制成锂电池隔膜在使用时具有良好的耐腐蚀和耐高温性能，能够在电池中的电解液的腐蚀环境和使用时的温度变化中保持稳定的使用特性，从而延长了电池的使用的稳定性，提高了电池性能，并且在表面设置聚氧乙烯亲水材料层，提高了隔膜表面的亲水性，三层结构，中间层配合蛋白质，其有能力极化至能形成氢键的部位，并使其对油或其他疏水性溶液而言，更容易溶解在水里面，具有很好的应用价值。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种高亲水性的锂电池隔膜，包括聚氧乙烯隔膜层、蛋白质-聚丙烯聚合材料层、沙漏形微孔；所述锂电池隔膜上设置有所述聚氧乙烯材料层，所述锂电池隔膜上设置有所述沙漏形微孔。
实施1：聚氧乙烯隔膜层包括：环氧树脂50份、活性无极填料60份、环氧丙烷稀释剂20份、聚乙烯醇60份、沙蒿胶15份、羟丙基纤维素12份、碳酸钙13份、戊二醛4份、十八醇13份氧化聚乙烯蜡14份。
蛋白质-聚丙烯聚合材料层包括：硬脂酸锌15份、氧化聚乙烯蜡14份、乙基硅油12份、改性添加剂5份、大豆蛋白质100份、聚丙烯树脂50份。
实施2：聚氧乙烯隔膜层包括：环氧树脂70份、活性无极填料70份、环氧丙烷稀释剂30份、聚乙烯醇70份、沙蒿胶20份、羟丙基纤维素18份、碳酸钙15份、戊二醛10份、十八醇15份氧化聚乙烯蜡18份。
蛋白质-聚丙烯聚合材料层包括：硬脂酸锌20份、氧化聚乙烯蜡18份、乙基硅油17份、改性添加剂15份、大豆蛋白质120份、聚丙烯树脂60份。
实施3：聚氧乙烯隔膜层包括：环氧树脂60份、活性无极填料65份、环氧丙烷稀释剂25份、聚乙烯醇650-70份、沙蒿胶18份、羟丙基纤维素15份、碳酸钙14份、戊二醛6份、十八醇14份氧化聚乙烯蜡16份。
蛋白质-聚丙烯聚合材料层包括：硬脂酸锌18份、氧化聚乙烯蜡16份、乙基硅油15份、改性添加剂10份、大豆蛋白质110份、聚丙烯树脂55份。
锂电池隔膜厚度为12-38μm。
沙漏形微孔由两个漏斗型孔构成且该两个漏斗型孔的小直径端对接。
其制备方法包括以下步骤：
聚氧乙烯隔膜层制备：将环氧树脂、环氧丙烷稀释剂、活性无极填料热混炼，混合温度为120℃，时间24小时，然后与沙蒿胶进行进一步搅拌打浆，得到热胶；
先将热胶与聚乙烯醇放入烘箱中烘干，然后经双螺杆挤出机挤出、水冷、切割后制得生物降解母料；
先将基纤维素、碳酸钙、戊二醛、十八醇混合均匀，然后经双螺杆挤出机挤出、水冷、切割后制得光降解母料；
制得的生物降解母料和光降解母料中加入双螺杆挤出机，挤出、水冷、切割后制得双降解母料，最后经吹膜机吹膜即得聚氧乙烯隔膜层；
蛋白质-聚丙烯聚合材料层制备：
聚氧乙烯隔膜层制备：将硬脂酸锌、氧化聚乙烯蜡、乙基硅油、改性添加剂、大豆蛋白质、聚丙烯树脂热混炼，混合温度为120℃，时间24小时，然后与沙蒿胶进行进一步搅拌打浆，得到热胶；
将热胶涂抹在两层聚氧乙烯隔膜层之间，高温压制，去除多余胶，完成。
3种实施，成品实验结果如下：
将终产品在常温下放置3个月后，再测其亲水性，结果显示材料仍然具有能被纯水立刻润湿的特性，其对纯水的接触角小于10度。
实施1：在20英寸毫米汞柱压力下，水流量为54秒/100毫升纯水/9.50平方厘米过滤面积。原0.2微米孔径聚丙烯滤膜是疏水性材料，不具有立即亲水性，不能被纯水立刻润湿。但用此方法制备出来的锂电池隔膜有立即亲水性，能被纯水立刻润湿。被纯水润湿后的纯水气泡点为3.4公斤/平方厘米。
实施2：在20英寸毫米汞柱压力下，水流量为53秒/100毫升纯水/8.62平方厘米过滤面积。原0.2微米孔径聚丙烯滤膜是疏水性材料，不具有立即亲水性，不能被纯水立刻润湿。但用此方法制备出来的锂电池隔膜有立即亲水性，能被纯水立刻润湿。被纯水润湿后的纯水气泡点为3.5公斤/平方厘米。
实施3：在20英寸毫米汞柱压力下，水流量为56秒/100毫升纯水/9.62平方厘米过滤面积。原0.2微米孔径聚丙烯滤膜是疏水性材料，不具有立即亲水性，不能被纯水立刻润湿。但用此方法制备出来的锂电池隔膜有立即亲水性，能被纯水立刻润湿。被纯水润湿后的纯水气泡点为3.3公斤/平方厘米。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种高亲水性的锂电池隔膜，其特征在于：包括聚氧乙烯隔膜层、蛋白质-聚丙烯聚合材料层、沙漏形微孔；所述锂电池隔膜上设置有所述聚氧乙烯材料层，所述锂电池隔膜上设置有所述沙漏形微孔。
2.根据权利要求1中所述的一种高亲水性的锂电池隔膜，其特征在于：所述的聚氧乙烯隔膜层包括：环氧树脂50-70份、活性无极填料60-70份、环氧丙烷稀释剂20-30份、聚乙烯醇60-70份、沙蒿胶15-20份、羟丙基纤维素12-18份、碳酸钙13-15份、戊二醛4-10份、十八醇13-15份氧化聚乙烯蜡14-18份。
3.根据权利要求1中所述的一种高亲水性的锂电池隔膜，其特征在于：所述的蛋白质-聚丙烯聚合材料层包括：硬脂酸锌15-20份、氧化聚乙烯蜡14-18份、乙基硅油12-17份、改性添加剂5-15份、大豆蛋白质100-120份、聚丙烯树脂50-60份。
4.根据权利要求1中所述的一种高亲水性的锂电池隔膜，其特征在于：所述锂电池隔膜厚度为12-38μm。
5.根据权利要求1中所述的一种高亲水性的锂电池隔膜，其特征在于：所述沙漏形微孔由两个漏斗型孔构成且该两个漏斗型孔的小直径端对接。
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