CN108417760B - 一种钠/钠离子电池无纺布隔膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化学电源领域,具体涉及一种钠/钠离子电池无纺布隔膜及其制备方法。无纺布隔膜由无序排列的改性醋酸纤维素的纤维构成,纤维直径在0.05‑5μm之间,无纺布隔膜厚度在5‑300μm之间,机械性好,对电解液良好对润湿性能,可稳定存在于钠/钠离子电池有机电解液中。具体制备方法:首先配置醋酸纤维素溶液,通过静电纺丝制备醋酸纤维素隔膜,然后利用碱性溶液对其进行改性,通过调节醋酸纤维素隔膜上乙酰基的数量,从而使得改性醋酸纤维素隔膜既可以稳定存在于钠/钠离子电池电解液中,起到隔绝电池正负极的作用,又使得改性醋酸纤维素隔膜对电解液有优异对润湿性能。
Description
技术领域
本发明涉及化学电源领域,具体涉及一种钠/钠离子电池无纺布隔膜及其制备方法。
背景技术
随着人们对储能需求的日益增长,锂离子电池在手机等电子产品中得到充分应用,但因其资源短缺、成本较高等因素在电动汽车等大规模应用中受到制约。钠/钠离子电池因其资源丰富、成本低廉以及和锂(锂离子)电池相似的充放电机理等优点,有望为大规模的储能应用做出贡献。隔膜作为电池的重要组成部分,其性能的好坏影响着电池的安全性能、能量密度、功率密度及循环性能。
玻璃纤维隔膜作为文献中报道的钠离子电池体系的常用隔膜,虽然拥有对电解液良好浸润性能、热稳定性好等优点,但由于其易脆、高成本、机械性能差等问题,限制了其大规模应用。
醋酸纤维素作为纤维素最常见的衍生物,来源广泛,无毒无害,具有高的生物安全性,并且在纺织等方面早已得到应用。如Jiangbing Xie等人发表的<<Ultrafine FibrousCellulose Membranes from Electrospinning of Cellulose Acetate>>文章(对比文献1)中报道的再生纤维素膜,其化学组成和纤维素相同,含有大量羟基等吸水基团,因此其具有极强的吸水特性。然而由于醋酸纤维素含有大量乙酰基官能团,其不能稳定存在于有机电解液中,而目前钠/钠离子电池所使用的是碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、二甘醇二甲醚、氟代乙烯碳酸酯等作为溶剂的有机电解液,因此醋酸纤维素在钠/钠离子电池的应用受到限制。
专利2005100131992公开了一种碱性电池三醋酸纤维素/金属氧化物复合隔膜及制备方法,该方法采用机械搅拌及球磨技术将三醋酸纤维素、金属氧化物等混合均匀后,利用流延法将混合溶液涂覆成膜(其中金属氧化物的加入主要是用于提升隔膜的机械特性),同时该隔膜被应用在碱性电池中。而碱性电池所使用的电解液通常由盐和水组成,其电解液为水系电解液,所以所制备的三醋酸纤维素/金属氧化物复合隔膜可以在此类电解液中稳定存在从而发挥其隔离正负极的功效。然而,此隔膜中的三醋酸纤维素由于含有丰富的乙酰基的官能团,因此,在碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、二甘醇二甲醚、氟代乙烯碳酸酯等作为溶剂的有机电解液中难以稳定存在,可能造成电池正负极直接接触,失去隔膜的基本功效,甚至发生危险。
本专利通过静电纺丝技术制备了醋酸纤维素无纺布隔膜,然后利用碱溶液对其进行改性,通过调节醋酸纤维素隔膜上乙酰基官能团的数量,从而使得改性醋酸纤维素隔膜既可以稳定存在于钠/钠离子电池电解液中,起到隔绝电池正负极的作用,又使得改性醋酸纤维素隔膜对电解液有优异对润湿性能,提升电池的整体性能。
发明内容
本发明采用醋酸纤维素为原料,利用静电纺丝技术及后续碱性溶液改性过程,制备改性醋酸纤维素无纺布隔膜,成本低廉,操作简单。所制备的改性无纺布隔膜在钠离子电解液中可稳定存在,且具有较大的孔隙率、对电解液良好对润湿性能,其机械性能较玻璃纤维隔膜也有较大提升。
实现本发明的技术方案是:一种钠/钠离子电池无纺布隔膜,无纺布隔膜由无序排列的改性醋酸纤维素的纤维构成,改性醋酸纤维素为将醋酸纤维素浸渍于碱溶液中制成,所述改性醋酸纤维素的纤维直径分布在0.05-5 μm,无纺布隔膜厚度在5-300 μm之间,制成的无纺布隔膜机械性好,对电解液良好对润湿性能,可稳定存在于钠/钠离子电池有机电解液中。
所述的钠/钠离子电池无纺布隔膜的制备方法,将醋酸纤维素溶解在溶剂中配制成溶液,利用静电纺丝法制备醋酸纤维素纤维隔膜;将醋酸纤维素纤维隔膜浸渍在碱溶液中进行改性,改性后干燥得到无纺布隔膜。
所述醋酸纤维素的分子量为10000-150000。
所述溶剂为乙酸、丙酮、水、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜中的至少一种。
所述碱溶液为氢氧化锂/水溶液、氢氧化锂/乙醇溶液、氢氧化钠/水溶液、氢氧化钠/乙醇溶液、氢氧化钾/水溶液和氢氧化钾/乙醇溶液中的任意一种;碱溶液的浓度为0.01-5.0 mol/L,浸渍时间为0.1-12 h。
所述静电纺丝的湿度为10-50%,静电纺丝过程中无纺布隔膜的收集方式采用滚筒式收集。
所述干燥温度为30-200℃,干燥时间为3-6 h。
钠/钠离子电池的电解液为将钠盐溶于有机溶剂得到,其中钠盐为NaSO3CF3、NaClO4、NaTFSI、NaFSI、NaPF6中的一种或几种,有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、二甘醇二甲醚、氟代乙烯碳酸酯中的一种或几种。
所述钠/钠离子电池为扣式、柱状或方形。
本发明的有益效果是:本发明中制备的醋酸纤维素隔膜通过碱性溶液水解,调节隔膜上乙酰基官能团含量,因此其既可对酯类、醚类电解液完全浸润,同时又可以在酯类、醚类等钠离子电解液中保持化学稳定性,并在不同的钠/钠离子电池体系中展现优异的电化学性能。
本发明隔膜展现了良好的润湿性能、化学稳定性和热稳定性,在不同的钠/钠离子电池体系中展示了优异的电化学性能。本发明的优点在于使用廉价易得的醋酸纤维素粉末为原料,通过静电纺丝技术得到无纺布纤维隔膜,并通过碱性溶液改性实验,得到具有优异物理特性和电化学性能的钠/钠离子电池隔膜,为钠/钠离子电池隔膜提供了一种的制备方法,对大规模钠离子电池的应用起到了积极的推动作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1 钠/钠离子电池无纺布隔膜红外谱图。
图2是由实施例1所制备无纺布隔膜组装的钠离子电池的充放电曲线图。
图3 钠/钠离子电池无纺布隔膜扫描电子显微镜图。
图4是由实施例1所制备的钠/钠离子电池无纺布隔膜和电解液NaClO4/EC+PC、NaSO3CF3/DGM接触角。
图5是由实施例1所制备的钠/钠离子电池无纺布隔膜在220 oC条件下加热0.5小时所得。
图6是由实施例2所制备无纺布隔膜组装的钠离子电池的充放电曲线图。
图7是由实施例3所制备无纺布隔膜组装的钠离子电池的充放电曲线图。
图8是由实施例4所制备无纺布隔膜组装的钠电池的充放电曲线图。
图9是由实施例5所制备无纺布隔膜组装的钠电池的充放电曲线图。
图10是由实施例6所制备无纺布隔膜组装的钠离子电池的充放电曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明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付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。
实施例1
将分子质量为120000的醋酸纤维素粉末溶解在N,N二甲基甲酰胺和丙酮(体积比为2:8)的混合溶剂中,磁力搅拌12小时得到均一纺液;将醋酸纤维素纺液通过静电纺丝设备制得到醋酸纤维无纺布纤维隔膜。其中静电纺丝针头为平口针头,针头接高压电源正极,纺液由微量注射泵推出,静电纺丝的过程参数:针头内径1 mm,高压电源电压20 kV,纺液挤出速度0.8 mL/h,针头到接收滚筒的距离为20 cm,环境温度为25 oC,相对湿度为30~50%。
通过静电纺丝12 mL的溶液,得到厚度为100 μm的醋酸纤维素隔膜,配制0.06mol/L的氢氧化钠/水溶液,将静电纺丝得到的醋酸纤维素隔膜浸渍在0.06 mol/L的氢氧化钠/水溶液中3小时,酒精洗涤三次后,放入60 oC恒温箱中干燥6小时,得到钠/钠离子电池无纺布隔膜(红外谱图如图1,扫描电镜如图3)。
I 对钠/钠离子电池无纺布隔膜进行润湿性能测试,其和NaClO4/EC+PC、NaSO3CF3/diglyme接触角如图4(a)、(b)所示。
II 对隔膜进行耐热性测试如图5所示,在220 oC下0.5 h后,隔膜没有收缩。Ⅲ 将所制备的钠/钠离子电池无纺布隔膜应用在钠离子电池正极材料体系中,以NaClO4/EC+PC为电解液。纽扣电池(2025)由正极材料Na3V2(PO4)3,100 μm厚度的钠/钠离子电池无纺布隔膜,对电极钠片,电解液NaClO4/EC+PC(1:1,V/V)在手套箱中组装而成。上述得到纽扣电池采用新威电池测试系统(BTS7)在室温下恒流充放电测试,电压范围2.5-4.0 V,电流密度为1 C,其充放电曲线如图2所示。
实施例2
将分子质量为120000的醋酸纤维素粉末溶解在N,N二甲基甲酰胺和丙酮(体积比为2:8)的混合溶剂中,磁力搅拌12小时得到均一纺液;将醋酸纤维素纺液通过静电纺丝设备制得到醋酸纤维无纺布纤维隔膜。其中静电纺丝针头为平口针头,针头接高压电源正极,纺液由微量注射泵推出,静电纺丝的过程参数:针头内径1 mm,高压电源电压20 kV,纺液挤出速度0.8 mL/h,针头到接收滚筒的距离为20 cm,环境温度为25 oC,相对湿度为30~50%。
通过静电纺丝18 mL的溶液,得到厚度为150 μm的醋酸纤维素隔膜,配制0.06mol/L的氢氧化钠/水溶液,将静电纺丝得到的醋酸纤维素隔膜浸渍在0.06 mol/L的氢氧化钠/水溶液中3小时,酒精洗涤三次后,放入60 oC恒温箱中干燥6小时,得到改性醋酸纤维素无纺布隔膜。
I 对钠/钠离子电池无纺布隔膜进行润湿性能测试,其和NaClO4/EC+PC、NaSO3CF3/diglyme接触角几乎为0o。
II 对隔膜进行耐热性测试,在220 oC下0.5 h后,隔膜没有收缩。将制备的钠/钠离子电池无纺布隔膜应用在钠离子电池正极体系中,以NaClO4/EC+PC为电解液。纽扣电池(2025)由正极材料Na3V2(PO4)3,150 μm厚度的钠/钠离子电池无纺布隔膜,对电极钠片,电解液NaClO4/EC+PC(1:1,V/V)在手套箱中组装而成。上述得到纽扣电池采用新威电池测试系统(BTS7)在室温下恒流充放电测试,电压范围2.5-4.0 V,电流密度为1 C,其充放电曲线如图6所示。
实施例3
将分子质量为120000的醋酸纤维素粉末溶解在N,N二甲基甲酰胺和丙酮(体积比为2:8)的混合溶剂中,磁力搅拌12小时得到均一纺液;将醋酸纤维素纺液通过静电纺丝设备制得到醋酸纤维无纺布纤维隔膜。其中静电纺丝针头为平口针头,针头接高压电源正极,纺液由微量注射泵推出,静电纺丝的过程参数:针头内径1 mm,高压电源电压20 kV,纺液挤出速度0.8 mL/h,针头到接收滚筒的距离为20 cm,环境温度为25 oC,相对湿度为30~50%。
通过静电纺丝18 mL的溶液,得到厚度为150 μm的醋酸纤维素隔膜,配制0.06mol/L的氢氧化钾/乙醇溶液,将静电纺丝得到的醋酸纤维素隔膜浸渍在0.06 mol/L氢氧化钾/乙醇溶液中1.5小时,酒精洗涤三次后,放入60 oC恒温箱中干燥6小时,得到改性醋酸纤维素无纺布隔膜。
I 对钠/钠离子电池无纺布隔膜进行润湿性能测试,其和NaClO4/EC+PC、NaSO3CF3/diglyme接触角几乎为0o。
II 对隔膜进行耐热性测试,在220 oC下0.5 h后,隔膜没有收缩。将制备的钠(离子)电池无纺布隔膜应用在钠离子电池正极材料中,NaClO4/EC+PC为电解液。纽扣电池(2025)由正极材料Na3V2(PO4)3,150 μm厚度的钠/钠离子电池无纺布隔膜,对电极钠片,电解液NaClO4/EC+PC(1:1,V/V)在手套箱中组装而成。上述得到纽扣电池采用新威电池测试系统(BTS7)在室温下恒流充放电测试,电压范围2.5-4.0 V,电流密度为1 C,其充放电曲线如图7所示。
实施例4
将分子质量为120000的醋酸纤维素粉末溶解在N,N二甲基甲酰胺和丙酮(体积比为2:8)的混合溶剂中,磁力搅拌12小时得到均一纺液;将醋酸纤维素纺液通过静电纺丝设备制得到醋酸纤维无纺布纤维隔膜。其中静电纺丝针头为平口针头,针头接高压电源正极,纺液由微量注射泵推出,静电纺丝的过程参数:针头内径1 mm,高压电源电压20 kV,纺液挤出速度0.8 mL/h,针头到接收滚筒的距离为20 cm,环境温度为25 oC,相对湿度为30~50%。
通过静电纺丝24 mL的溶液,得到厚度为200 μm的醋酸纤维素素隔膜,配制0.06mol/L的氢氧化钠/水溶液,将静电纺丝得到的醋酸纤维素隔膜浸渍在0.06 mol/L的氢氧化钠/水溶液中3小时,酒精洗涤三次后,放入60 oC恒温箱中干燥6小时,得到改性醋酸纤维无纺布隔膜。
I 对钠/钠离子电池无纺布隔膜进行润湿性能测试,其和NaClO4/EC+PC、NaSO3CF3/diglyme接触角几乎为0o。
II 对隔膜进行耐热性测试,在220 oC下0.5 h后,隔膜没有收缩。将制备的钠/钠离子电池无纺布隔膜应用在钠离子电池负极体系中,以NaSO3CF3 /diglyme为电解液。纽扣电池(2025)由商业化FeS2负极材料,200 μm钠/钠离子电池无纺布隔膜、对电极(钠片)、电解液NaSO3CF3 /diglyme在手套箱中组装而成。上述得到的纽扣电池采用新威电池测试系统(BTS7)在室温下恒流充放电测试,电压范围0.8-3 V,电流密度为200mA g-1,其充放电曲线如图8所示。
实施例5
将分子质量为120000的醋酸纤维素粉末溶解在N,N二甲基甲酰胺和丙酮(体积比为2:8)的混合溶剂中,磁力搅拌12小时得到均一纺液;将醋酸纤维素纺液通过静电纺丝设备制得到醋酸纤维无纺布纤维隔膜。其中静电纺丝针头为平口针头,针头接高压电源正极,纺液由微量注射泵推出,静电纺丝的过程参数:针头内径1 mm,高压电源电压20 kV,纺液挤出速度0.8 mL/h,针头到接收滚筒的距离为20 cm,环境温度为25 oC,相对湿度为30~50%。
通过静电纺丝24 mL的溶液,得到厚度为200 μm的醋酸纤维素隔膜,配制0.06mol/L的氢氧化钠/水溶液,将静电纺丝得到的醋酸纤维素隔膜浸渍在0.06 mol/L的氢氧化钠/水溶液中3小时,酒精洗涤三次后,放入60 oC恒温箱中干燥6小时,得到改性醋酸纤维无纺布隔膜。
I 对钠/钠离子电池无纺布隔膜进行润湿性能测试,其和NaClO4/EC+PC、NaSO3CF3/diglyme接触角几乎为0o。
II 对隔膜进行耐热性测试,在220 oC下0.5 h后,隔膜没有收缩。将制备的钠/钠离子电池无纺布隔膜应用在钠离子电池负极体系中,以NaClO4/EC+PC为电解液。纽扣电池(2025)由SnS2负极材料,200 μm钠/钠离子电池无纺布隔膜、对电极(钠片)、电解液NaSO3CF3/diglyme在手套箱中组装而成。上述得到的纽扣电池采用新威电池测试系统(BTS7)在室温下恒流充放电测试,电压范围0.01-3 V,电流密度为200mA g-1,其充放电曲线如图9所示。
实施例6
将分子质量为120000的醋酸纤维素粉末溶解在N,N二甲基甲酰胺和丙酮(体积比为2:8)的混合溶剂中,磁力搅拌12小时得到均一纺液;将醋酸纤维素纺液通过静电纺丝设备制得到醋酸纤维无纺布纤维隔膜。其中静电纺丝针头为平口针头,针头接高压电源正极,纺液由微量注射泵推出,静电纺丝的过程参数:针头内径1 mm,高压电源电压20 kV,纺液挤出速度0.8 mL/h,针头到接收滚筒的距离为20 cm,环境温度为25 oC,相对湿度为30~50%。
通过静电纺丝12 mL的溶液,得到厚度为100 μm的醋酸纤维素隔膜,配制0.06mol/L的氢氧化钠/水溶液,将静电纺丝得到的醋酸纤维素隔膜浸渍在0.06 mol/L的氢氧化钠/水溶液中3小时,酒精洗涤三次后,放入60oC恒温箱中干燥6小时,得到钠(离子)电池无纺布隔膜。
I 对钠/钠离子电池无纺布隔膜进行润湿性能测试,其和NaClO4/EC+PC、NaSO3CF3/diglyme接触角几乎为0o。
II 对隔膜进行耐热性测试,在220 oC下0.5 h后,隔膜没有收缩。将制备的钠/钠离子电池无纺布隔膜应用在钠离子电池正极体系中,以NaClO4/EC+PC为电解液。纽扣电池(2025)由正极材料Na3V2(PO4)3,100 μm厚度的钠/钠离子电池无纺布隔膜,对电极钠片,电解液NaClO4/EC+PC(1:1,V/V)在手套箱中组装而成。上述得到纽扣电池采用新威电池测试系统(BTS7)在60 oC温度下恒流充放电测试,电压范围2.5-4.0 V,电流密度为1 C,其充放电曲线如图10所示。
实施例7
将分子质量为10000的醋酸纤维素粉末溶解在乙酸中,磁力搅拌12小时得到均一纺液;将醋酸纤维素纺液通过静电纺丝设备制得到醋酸纤维无纺布纤维隔膜。其中静电纺丝针头为平口针头,针头接高压电源正极,纺液由微量注射泵推出,静电纺丝的过程参数:针头内径1 mm,高压电源电压20 kV,纺液挤出速度0.8 mL/h,针头到接收滚筒的距离为20cm,环境温度为25 oC,相对湿度为10%。
通过静电纺丝0.6 mL的溶液,得到厚度为5 μm的醋酸纤维素隔膜(纤维直径分布在0.05 μm),配制0.01 mol/L的氢氧化锂/水溶液,将静电纺丝得到的醋酸纤维素隔膜浸渍在0.01 mol/L的氢氧化钠/水溶液中12小时,酒精洗涤三次后,放入30 oC恒温箱中干燥6小时,得到钠/钠离子电池无纺布隔膜。
将制备的钠/钠离子电池无纺布隔膜应用在钠离子电池正极体系中,以NaSO3CF3 /DEC +PC为电解液。
实施例8
将分子质量为60000的醋酸纤维素粉末溶解在二甲基乙酰胺和二甲基亚砜混合溶剂中,磁力搅拌12小时得到均一纺液;将醋酸纤维素纺液通过静电纺丝设备制得到醋酸纤维无纺布纤维隔膜。其中静电纺丝针头为平口针头,针头接高压电源正极,纺液由微量注射泵推出,静电纺丝的过程参数:针头内径1 mm,高压电源电压20 kV,纺液挤出速度0.8 mL/h,针头到接收滚筒的距离为20 cm,环境温度为25 oC,相对湿度为20%。
通过静电纺丝36 mL的溶液,得到厚度为300 μm的醋酸纤维素隔膜,配制5 mol/L的氢氧化锂/乙醇溶液,将静电纺丝得到的醋酸纤维素隔膜浸渍在5 mol/L的氢氧化锂/乙醇溶液中5小时,酒精洗涤三次后,放入100 oC恒温箱中干燥4小时,得到钠/钠离子电池无纺布隔膜。
将制备的钠/钠离子电池无纺布隔膜应用在钠离子电池正极体系中,以NaTFSI /DMC + DGM为电解液。
实施例9
将分子质量为80000的醋酸纤维素粉末溶解在水和二甲基甲酰胺混合溶剂中,磁力搅拌12小时得到均一纺液;将醋酸纤维素纺液通过静电纺丝设备制得到醋酸纤维无纺布纤维隔膜。其中静电纺丝针头为平口针头,针头接高压电源正极,纺液由微量注射泵推出,静电纺丝的过程参数:针头内径1 mm,高压电源电压20 kV,纺液挤出速度0.8 mL/h,针头到接收滚筒的距离为20 cm,环境温度为25 oC,相对湿度为10~50%。
通过静电纺丝6 mL的溶液,得到厚度为50 μm的醋酸纤维素隔膜(纤维直径分布在0.05-5 μm),配制3 mol/L的氢氧化钠/乙醇溶液,将静电纺丝得到的醋酸纤维素隔膜浸渍在3 mol/L的氢氧化钠/水溶液中0.1小时,酒精洗涤三次后,放入200 oC恒温箱中干燥3小时,得到钠/钠离子电池无纺布隔膜。
将制备的钠/钠离子电池无纺布隔膜应用在钠离子电池正极体系中,以NaFSI、/DEC +FEC为电解液。
实施例10
将分子质量为150000的醋酸纤维素粉末溶解在乙酸和二甲基亚砜混合溶剂中,磁力搅拌12小时得到均一纺液;将醋酸纤维素纺液通过静电纺丝设备制得到醋酸纤维无纺布纤维隔膜。其中静电纺丝针头为平口针头,针头接高压电源正极,纺液由微量注射泵推出,静电纺丝的过程参数:针头内径1 mm,高压电源电压20 kV,纺液挤出速度0.8 mL/h,针头到接收滚筒的距离为20 cm,环境温度为25 oC,相对湿度为10~50%。
通过静电纺丝30 mL的溶液,得到厚度为250 μm的醋酸纤维素隔膜(纤维直径分布在0.05-5 μm),配制1 mol/L的氢氧化钾/乙醇溶液,将静电纺丝得到的醋酸纤维素隔膜浸渍在1 mol/L的氢氧化钠/水溶液中6小时,酒精洗涤三次后,放入180 oC恒温箱中干燥5.5小时,得到钠/钠离子电池无纺布隔膜。
将制备的钠/钠离子电池无纺布隔膜应用在钠离子电池正极体系中,以NaPF6/DGM +PC为电解液。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种钠/钠离子电池无纺布隔膜的制备方法,其特征在于,步骤如下:将醋酸纤维素溶解在溶剂中配制成溶液,利用静电纺丝法制备醋酸纤维素纤维隔膜;将醋酸纤维素纤维隔膜浸渍在碱溶液中进行改性,改性后干燥得到无纺布隔膜;
通过碱溶液改性调节醋酸纤维素隔膜上乙酰基官能团的数量,改性后乙酰基并没有完全消失,使得改性醋酸纤维素隔膜既可以稳定存在于钠/钠离子电池电解液中,又使得改性醋酸纤维素隔膜对电解液有优异的润湿性能;
所述醋酸纤维素的分子量为10000-150000,所述静电纺丝的湿度为10-50%,静电纺丝过程中无纺布隔膜的收集方式采用滚筒式收集;碱溶液的浓度为0.06mol/L,浸渍时间为3h;
无纺布隔膜由无序排列的改性醋酸纤维素的纤维构成,改性醋酸纤维素为将醋酸纤维素浸渍于碱溶液中制成,所述改性醋酸纤维素的纤维直径分布在0.05-5 μm,无纺布隔膜厚度在100-300 μm之间。
2.根据权利要求1所述的钠/钠离子电池无纺布隔膜的制备方法,其特征在于:所述溶剂为乙酸、丙酮、水、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的钠/钠离子电池无纺布隔膜的制备方法,其特征在于:所述碱溶液为氢氧化锂/水溶液、氢氧化锂/乙醇溶液、氢氧化钠/水溶液、氢氧化钠/乙醇溶液、氢氧化钾/水溶液和氢氧化钾/乙醇溶液中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的钠/钠离子电池无纺布隔膜的制备方法,其特征在于:所述干燥温度为30-200 ℃,干燥时间为3-6 h。
5.一种钠/钠离子电池,钠/钠离子电池的隔膜利用权利要求1-4任一项制备方法制备得到,其特征在于:钠/钠离子电池的电解液为将钠盐溶于有机溶剂得到,其中钠盐为NaSO3CF3、NaClO4、NaTFSI、NaFSI、NaPF6中的一种或几种,有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、二甘醇二甲醚、氟代乙烯碳酸酯中的一种或几种。
6.权利要求5所述的钠/钠离子电池,其特征在于:所述钠/钠离子电池为扣式、柱状或方形。
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