CN108666506A - 一种具有复合树脂的锂电池隔膜及其制备方法 - Google Patents

一种具有复合树脂的锂电池隔膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有复合树脂的锂电池隔膜，包括以下重量份的原料：双马来酰亚胺树脂55‑78份、乙烯基酯树脂52‑72份、DH‑1增强剂3‑5份、发泡剂1.5‑3.5份。本发明的锂电池隔膜采用多种树脂作为主要原料，各组分之间协同作用产生功效，具有良好的物理性能和电化学性能，可以对锂电池的制造起到积极作用，具有广阔的市场前景。

Description

一种具有复合树脂的锂电池隔膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及新能源领域，具体是一种具有复合树脂的锂电池隔膜及其制备方法。
背景技术
随着市场对于新能源电动汽车和电力储能装置的快速需求，促使锂离子电池向着大倍率快速充放电的方向发展，但是现有的锂离子电池隔膜多采用聚乙烯和聚丙烯材料，只适用于手机、平板电脑等小型移动用电设备，并不适用于电动汽车、无人飞行器和航天器等大型用电设备，因为聚烯类的隔膜孔隙率较低，一般小于40％，无法为锂离子的大量快速跃迁提供通道，另外，锂离子电池在大倍率条件下进行快速充电过程中会产生大量的热，而聚烯类隔膜的热稳定性差，熔融温度低于170℃，过高的温度会引起隔膜的熔化变形并因锂离子电池内部短路发生危险，因此，迫切需要开发热稳定性好、机械稳定性优异的适用于大型动力锂离子电池。
锂电池中隔膜性能的优劣直接影响着电池内阻、放电容量、循环使用寿命以及电池使用的安全性能，故锂电池制造对隔膜材料产品要求极高，传统的隔膜多采用单种树脂作为原料，而单种树脂的性能较为单一，无论其在加工工艺方面如何改进都具备一定的上限，故本发明提出了一种具有复合树脂的锂电池隔膜，采用多种树脂作为主要原料，各组分之间协同作用，能够大大提升隔膜的物理性能以及电化学性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有复合树脂的锂电池隔膜，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：
一种具有复合树脂的锂电池隔膜，包括以下重量份的原料：双马来酰亚胺树脂55-78份、乙烯基酯树脂52-72份、DH-1增强剂3-5份、发泡剂1.5-3.5份。
作为本发明进一步的方案：包括以下重量份的原料：双马来酰亚胺树脂61-72份、乙烯基酯树脂57-67份、DH-1增强剂3.5-4.8份、发泡剂1.9-3.2份。
作为本发明再进一步的方案：包括以下重量份的原料：双马来酰亚胺树脂66份、乙烯基酯树脂61份、DH-1增强剂4份、发泡剂2.6份。
所述具有复合树脂的锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)称取双马来酰亚胺树脂，加入到其质量1.5-2倍的第一溶剂中，在58-72℃的环境下搅拌3.4-5.2h，制得双马来酰亚胺树脂溶解液；
2)称取乙烯基酯树脂，加入到是其质量1.2-1.9倍的第二溶剂中，在52-69℃的环境下搅拌4.2-6.2h，制得乙烯基酯树脂溶解液；
3)将双马来酰亚胺树脂溶解液和乙烯基酯树脂溶解液混合，在常温下搅拌30-45min，搅拌期间称取DH-1增强剂分批次地加入其中，制得第一混合物；
4)将第一混合物加入到超声处理器中，在110-150℃的温度下超声处理8-11h，超声功率为900W，制得第二混合物；
5)将第二混合物投入到发泡机中，并向其内加入发泡剂，经发泡机搅拌后，灌注于长方形或正方形模具中，发泡成型，制得块状物；
6)将发泡成型的块状产品放置在特制的泡沫平切机上，按厚度要求切片，再将片材按大小规格要求冲压成型，制得成品。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤1)中的第一溶剂为二甲基甲酰胺。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤2)中的第二溶剂为苯乙烯。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的锂电池隔膜采用多种树脂作为主要原料，各组分之间协同作用产生功效，具有良好的物理性能和电化学性能，可以对锂电池的制造起到积极作用，具有广阔的市场前景。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种具有复合树脂的锂电池隔膜，包括以下重量份的原料：双马来酰亚胺树脂55份、乙烯基酯树脂52份、DH-1增强剂3份、发泡剂1.5份。
本实施例中，所述具有复合树脂的锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)称取双马来酰亚胺树脂，加入到其质量1.5-2倍的第一溶剂中，在58-72℃的环境下搅拌3.4-5.2h，制得双马来酰亚胺树脂溶解液；
2)称取乙烯基酯树脂，加入到是其质量1.2-1.9倍的第二溶剂中，在52-69℃的环境下搅拌4.2-6.2h，制得乙烯基酯树脂溶解液；
3)将双马来酰亚胺树脂溶解液和乙烯基酯树脂溶解液混合，在常温下搅拌30-45min，搅拌期间称取DH-1增强剂分批次地加入其中，制得第一混合物；
4)将第一混合物加入到超声处理器中，在110-150℃的温度下超声处理8-11h，超声功率为900W，制得第二混合物；
5)将第二混合物投入到发泡机中，并向其内加入发泡剂，经发泡机搅拌后，灌注于长方形或正方形模具中，发泡成型，制得块状物；
6)将发泡成型的块状产品放置在特制的泡沫平切机上，按厚度要求切片，再将片材按大小规格要求冲压成型，制得成品。
所述步骤1)中的第一溶剂为二甲基甲酰胺；
所述步骤2)中的第二溶剂为苯乙烯。
实施例2
一种具有复合树脂的锂电池隔膜，包括以下重量份的原料：双马来酰亚胺树脂61份、乙烯基酯树脂57份、DH-1增强剂3.5份、发泡剂1.9份。
本实施例中，所述具有复合树脂的锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)称取双马来酰亚胺树脂，加入到其质量1.5-2倍的第一溶剂中，在58-72℃的环境下搅拌3.4-5.2h，制得双马来酰亚胺树脂溶解液；
2)称取乙烯基酯树脂，加入到是其质量1.2-1.9倍的第二溶剂中，在52-69℃的环境下搅拌4.2-6.2h，制得乙烯基酯树脂溶解液；
3)将双马来酰亚胺树脂溶解液和乙烯基酯树脂溶解液混合，在常温下搅拌30-45min，搅拌期间称取DH-1增强剂分批次地加入其中，制得第一混合物；
4)将第一混合物加入到超声处理器中，在110-150℃的温度下超声处理8-11h，超声功率为900W，制得第二混合物；
5)将第二混合物投入到发泡机中，并向其内加入发泡剂，经发泡机搅拌后，灌注于长方形或正方形模具中，发泡成型，制得块状物；
6)将发泡成型的块状产品放置在特制的泡沫平切机上，按厚度要求切片，再将片材按大小规格要求冲压成型，制得成品。
所述步骤1)中的第一溶剂为二甲基甲酰胺；
所述步骤2)中的第二溶剂为苯乙烯。
实施例3
一种具有复合树脂的锂电池隔膜，包括以下重量份的原料：双马来酰亚胺树脂66份、乙烯基酯树脂61份、DH-1增强剂4份、发泡剂2.6份。
本实施例中，所述具有复合树脂的锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)称取双马来酰亚胺树脂，加入到其质量1.5-2倍的第一溶剂中，在58-72℃的环境下搅拌3.4-5.2h，制得双马来酰亚胺树脂溶解液；
2)称取乙烯基酯树脂，加入到是其质量1.2-1.9倍的第二溶剂中，在52-69℃的环境下搅拌4.2-6.2h，制得乙烯基酯树脂溶解液；
3)将双马来酰亚胺树脂溶解液和乙烯基酯树脂溶解液混合，在常温下搅拌30-45min，搅拌期间称取DH-1增强剂分批次地加入其中，制得第一混合物；
4)将第一混合物加入到超声处理器中，在110-150℃的温度下超声处理8-11h，超声功率为900W，制得第二混合物；
5)将第二混合物投入到发泡机中，并向其内加入发泡剂，经发泡机搅拌后，灌注于长方形或正方形模具中，发泡成型，制得块状物；
6)将发泡成型的块状产品放置在特制的泡沫平切机上，按厚度要求切片，再将片材按大小规格要求冲压成型，制得成品。
所述步骤1)中的第一溶剂为二甲基甲酰胺；
所述步骤2)中的第二溶剂为苯乙烯。
实施例4
一种具有复合树脂的锂电池隔膜，包括以下重量份的原料：双马来酰亚胺树脂61份、乙烯基酯树脂70份、DH-1增强剂3.5份、发泡剂1.8份。
本实施例中，所述具有复合树脂的锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)称取双马来酰亚胺树脂，加入到其质量1.5-2倍的第一溶剂中，在58-72℃的环境下搅拌3.4-5.2h，制得双马来酰亚胺树脂溶解液；
2)称取乙烯基酯树脂，加入到是其质量1.2-1.9倍的第二溶剂中，在52-69℃的环境下搅拌4.2-6.2h，制得乙烯基酯树脂溶解液；
3)将双马来酰亚胺树脂溶解液和乙烯基酯树脂溶解液混合，在常温下搅拌30-45min，搅拌期间称取DH-1增强剂分批次地加入其中，制得第一混合物；
4)将第一混合物加入到超声处理器中，在110-150℃的温度下超声处理8-11h，超声功率为900W，制得第二混合物；
5)将第二混合物投入到发泡机中，并向其内加入发泡剂，经发泡机搅拌后，灌注于长方形或正方形模具中，发泡成型，制得块状物；
6)将发泡成型的块状产品放置在特制的泡沫平切机上，按厚度要求切片，再将片材按大小规格要求冲压成型，制得成品。
所述步骤1)中的第一溶剂为二甲基甲酰胺；
所述步骤2)中的第二溶剂为苯乙烯。
实施例5
一种具有复合树脂的锂电池隔膜，包括以下重量份的原料：双马来酰亚胺树脂72份、乙烯基酯树脂67份、DH-1增强剂4.8份、发泡剂3.2份。
本实施例中，所述具有复合树脂的锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)称取双马来酰亚胺树脂，加入到其质量1.5-2倍的第一溶剂中，在58-72℃的环境下搅拌3.4-5.2h，制得双马来酰亚胺树脂溶解液；
2)称取乙烯基酯树脂，加入到是其质量1.2-1.9倍的第二溶剂中，在52-69℃的环境下搅拌4.2-6.2h，制得乙烯基酯树脂溶解液；
3)将双马来酰亚胺树脂溶解液和乙烯基酯树脂溶解液混合，在常温下搅拌30-45min，搅拌期间称取DH-1增强剂分批次地加入其中，制得第一混合物；
4)将第一混合物加入到超声处理器中，在110-150℃的温度下超声处理8-11h，超声功率为900W，制得第二混合物；
5)将第二混合物投入到发泡机中，并向其内加入发泡剂，经发泡机搅拌后，灌注于长方形或正方形模具中，发泡成型，制得块状物；
6)将发泡成型的块状产品放置在特制的泡沫平切机上，按厚度要求切片，再将片材按大小规格要求冲压成型，制得成品。
所述步骤1)中的第一溶剂为二甲基甲酰胺；
所述步骤2)中的第二溶剂为苯乙烯。
实施例6
一种具有复合树脂的锂电池隔膜，包括以下重量份的原料：双马来酰亚胺树脂78份、乙烯基酯树脂72份、DH-1增强剂5份、发泡剂3.5份。
本实施例中，所述具有复合树脂的锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)称取双马来酰亚胺树脂，加入到其质量1.5-2倍的第一溶剂中，在58-72℃的环境下搅拌3.4-5.2h，制得双马来酰亚胺树脂溶解液；
2)称取乙烯基酯树脂，加入到是其质量1.2-1.9倍的第二溶剂中，在52-69℃的环境下搅拌4.2-6.2h，制得乙烯基酯树脂溶解液；
3)将双马来酰亚胺树脂溶解液和乙烯基酯树脂溶解液混合，在常温下搅拌30-45min，搅拌期间称取DH-1增强剂分批次地加入其中，制得第一混合物；
4)将第一混合物加入到超声处理器中，在110-150℃的温度下超声处理8-11h，超声功率为900W，制得第二混合物；
5)将第二混合物投入到发泡机中，并向其内加入发泡剂，经发泡机搅拌后，灌注于长方形或正方形模具中，发泡成型，制得块状物；
6)将发泡成型的块状产品放置在特制的泡沫平切机上，按厚度要求切片，再将片材按大小规格要求冲压成型，制得成品。
所述步骤1)中的第一溶剂为二甲基甲酰胺；
所述步骤2)中的第二溶剂为苯乙烯。
对比例1：与实施例3相比，不含双马来酰亚胺树脂，其他与实施例3相同。
对比例2：与实施例3相比，不含乙烯基酯树脂，其他与实施例3相同。
性能测试：对实施例1-6以及对比例1-2中的隔膜的主要性能进行测试，得到表1
表1
组别/检测项目 纵向热收缩率/％ 横向热收缩率/％ 拉伸强度/MPa 电解液吸收率/％
实施例1 0.4 0.4 165 115
实施例2 0.3 0.4 159 113
实施例3 0.3 0.3 171 118
实施例4 0.5 0.3 160 112
实施例5 0.5 0.4 168 113
实施例6 0.3 0.5 170 116
对比例1 2.6 3.1 98 86
对比例2 2.7 2.9 96 84
从表1中可以看出，本发明的锂电池隔膜具有良好的物理性能和电化学性能，可以对锂电池的制造起到积极作用，具有广阔的市场前景，同时结合实施例1-6和对比例1-2可以看出，本发明是在多种树脂的协同作用下产生功效的。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种具有复合树脂的锂电池隔膜，其特征在于，包括以下重量份的原料：双马来酰亚胺树脂55-78份、乙烯基酯树脂52-72份、DH-1增强剂3-5份、发泡剂1.5-3.5份。
2.根据权利要求1所述的具有复合树脂的锂电池隔膜，其特征在于，包括以下重量份的原料：双马来酰亚胺树脂61-72份、乙烯基酯树脂57-67份、DH-1增强剂3.5-4.8份、发泡剂1.9-3.2份。
3.根据权利要求1所述的具有复合树脂的锂电池隔膜，其特征在于，包括以下重量份的原料：双马来酰亚胺树脂66份、乙烯基酯树脂61份、DH-1增强剂4份、发泡剂2.6份。
4.一种如权利要求1-3任一所述的具有复合树脂的锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)称取双马来酰亚胺树脂，加入到其质量1.5-2倍的第一溶剂中，在58-72℃的环境下搅拌3.4-5.2h，制得双马来酰亚胺树脂溶解液；
2)称取乙烯基酯树脂，加入到是其质量1.2-1.9倍的第二溶剂中，在52-69℃的环境下搅拌4.2-6.2h，制得乙烯基酯树脂溶解液；
3)将双马来酰亚胺树脂溶解液和乙烯基酯树脂溶解液混合，在常温下搅拌30-45min，搅拌期间称取DH-1增强剂分批次地加入其中，制得第一混合物；
4)将第一混合物加入到超声处理器中，在110-150℃的温度下超声处理8-11h，超声功率为900W，制得第二混合物；
5)将第二混合物投入到发泡机中，并向其内加入发泡剂，经发泡机搅拌后，灌注于长方形或正方形模具中，发泡成型，制得块状物；
6)将发泡成型的块状产品放置在特制的泡沫平切机上，按厚度要求切片，再将片材按大小规格要求冲压成型，制得成品。
5.根据权利要求3所述的具有复合树脂的锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的第一溶剂为二甲基甲酰胺。
6.根据权利要求3所述的具有复合树脂的锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中的第二溶剂为苯乙烯。
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