CN108666507A - 一种超低热缩率的锂电池隔膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超低热缩率的锂电池隔膜，包括以下重量份的原料：聚酰亚胺树脂72‑95份、壳聚糖6‑12份、阻燃剂4‑8份、乳化剂1‑3份、γ‑氨丙基三甲氧基硅烷0.6‑1.4份。本发明的锂电池隔膜具有超低的热缩率，同时具有较高的抗拉伸强度，能够有效地提高锂电池使用的安全性，具备广阔的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及新能源领域，具体是一种超低热缩率的锂电池隔膜及其制备方法。
背景技术
新能源：又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。
锂电池是新能源的一种，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由Gilbert N.Lewis提出并研究。20世纪70年代时，M.S.Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。
锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。
电池隔膜在充放电过程中产生的热量会使隔膜受热收缩，当热收缩率导致隔膜宽度减少时，可能会因阴极、阳极与隔膜之间的空间狭窄而导致电池内部短路，故本发明提出了一种超低热缩率的锂电池隔膜，能够有效地提高锂电池的使用安全性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超低热缩率的锂电池隔膜，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：
一种超低热缩率的锂电池隔膜，包括以下重量份的原料：聚酰亚胺树脂72-95份、壳聚糖6-12份、阻燃剂4-8份、乳化剂1-3份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷0.6-1.4份。
作为本发明进一步的方案：包括以下重量份的原料：聚酰亚胺树脂77-90份、壳聚糖7-11份、阻燃剂5-7份、乳化剂1.6-2.4份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷0.7-1.1份。
作为本发明再进一步的方案：包括以下重量份的原料：聚酰亚胺树脂86份、壳聚糖7份、阻燃剂5.5份、乳化剂2.1份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷0.9份。
所述超低热缩率的锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)称取聚酰亚胺树脂，将聚酰亚胺树脂分散到是其质量8-10倍的去离子水中，以200-400rpm在23-36℃的环境下搅拌3-5min，制得第一聚酰亚胺树脂分散液；
2)将第一聚酰亚胺树脂分散液放入到超声波处理器中，在34-48℃的环境下超声处理2.4-3.6h，超声功率为1000W，制得第二聚酰亚胺树脂分散液；
3)称取壳聚糖，加入其质量10-13倍的纯化水中，以300-600rpm在32-40℃的环境下搅拌1.2-3.4h，制得壳聚糖溶液；
4)将第二聚酰亚胺树脂分散液加入到壳聚糖溶液中，以800-1200rpm在60-75℃的环境下搅拌3.2-5.4h，制得第一混合液；
5)将第一混合液放入到超声波处理其中，在52-69℃的环境下超声处理4.6-6.7h，超声功率为1200W，制得第二混合液；
6)称取阻燃剂和乳化剂，加入到第二混合液中，以1100-1400rpm在31-46℃的环境下搅拌1.2-2.5h，期间将称取γ-氨丙基三甲氧基硅烷并将γ-氨丙基三甲氧基硅烷均匀的加入其中，制得浆液；
7)将浆液在于35-65℃的环境下干燥至恒重，即得成品。
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具有超低的热缩率，同时具有较高的抗拉伸强度，能够有效地提高锂电池使用的安全性，具备广阔的市场前景。
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
一种超低热缩率的锂电池隔膜，包括以下重量份的原料：聚酰亚胺树脂72份、壳聚糖6份、阻燃剂4份、乳化剂1份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷0.6份。
本实施例中的超低热缩率的锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)称取聚酰亚胺树脂，将聚酰亚胺树脂分散到是其质量8-10倍的去离子水中，以200-400rpm在23-36℃的环境下搅拌3-5min，制得第一聚酰亚胺树脂分散液；
2)将第一聚酰亚胺树脂分散液放入到超声波处理器中，在34-48℃的环境下超声处理2.4-3.6h，超声功率为1000W，制得第二聚酰亚胺树脂分散液；
3)称取壳聚糖，加入其质量10-13倍的纯化水中，以300-600rpm在32-40℃的环境下搅拌1.2-3.4h，制得壳聚糖溶液；
4)将第二聚酰亚胺树脂分散液加入到壳聚糖溶液中，以800-1200rpm在60-75℃的环境下搅拌3.2-5.4h，制得第一混合液；
5)将第一混合液放入到超声波处理其中，在52-69℃的环境下超声处理4.6-6.7h，超声功率为1200W，制得第二混合液；
6)称取阻燃剂和乳化剂，加入到第二混合液中，以1100-1400rpm在31-46℃的环境下搅拌1.2-2.5h，期间将称取γ-氨丙基三甲氧基硅烷并将γ-氨丙基三甲氧基硅烷均匀的加入其中，制得浆液；
7)将浆液在于35-65℃的环境下干燥至恒重，即得成品。
实施例2
一种超低热缩率的锂电池隔膜，包括以下重量份的原料：聚酰亚胺树脂77份、壳聚糖7份、阻燃剂5份、乳化剂1.6份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷0.7份。
本实施例中的超低热缩率的锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)称取聚酰亚胺树脂，将聚酰亚胺树脂分散到是其质量8-10倍的去离子水中，以200-400rpm在23-36℃的环境下搅拌3-5min，制得第一聚酰亚胺树脂分散液；
2)将第一聚酰亚胺树脂分散液放入到超声波处理器中，在34-48℃的环境下超声处理2.4-3.6h，超声功率为1000W，制得第二聚酰亚胺树脂分散液；
3)称取壳聚糖，加入其质量10-13倍的纯化水中，以300-600rpm在32-40℃的环境下搅拌1.2-3.4h，制得壳聚糖溶液；
4)将第二聚酰亚胺树脂分散液加入到壳聚糖溶液中，以800-1200rpm在60-75℃的环境下搅拌3.2-5.4h，制得第一混合液；
5)将第一混合液放入到超声波处理其中，在52-69℃的环境下超声处理4.6-6.7h，超声功率为1200W，制得第二混合液；
6)称取阻燃剂和乳化剂，加入到第二混合液中，以1100-1400rpm在31-46℃的环境下搅拌1.2-2.5h，期间将称取γ-氨丙基三甲氧基硅烷并将γ-氨丙基三甲氧基硅烷均匀的加入其中，制得浆液；
7)将浆液在于35-65℃的环境下干燥至恒重，即得成品。
实施例3
一种超低热缩率的锂电池隔膜，包括以下重量份的原料：聚酰亚胺树脂86份、壳聚糖7份、阻燃剂5.5份、乳化剂2.1份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷0.9份。
本实施例中的超低热缩率的锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)称取聚酰亚胺树脂，将聚酰亚胺树脂分散到是其质量8-10倍的去离子水中，以200-400rpm在23-36℃的环境下搅拌3-5min，制得第一聚酰亚胺树脂分散液；
2)将第一聚酰亚胺树脂分散液放入到超声波处理器中，在34-48℃的环境下超声处理2.4-3.6h，超声功率为1000W，制得第二聚酰亚胺树脂分散液；
3)称取壳聚糖，加入其质量10-13倍的纯化水中，以300-600rpm在32-40℃的环境下搅拌1.2-3.4h，制得壳聚糖溶液；
4)将第二聚酰亚胺树脂分散液加入到壳聚糖溶液中，以800-1200rpm在60-75℃的环境下搅拌3.2-5.4h，制得第一混合液；
5)将第一混合液放入到超声波处理其中，在52-69℃的环境下超声处理4.6-6.7h，超声功率为1200W，制得第二混合液；
6)称取阻燃剂和乳化剂，加入到第二混合液中，以1100-1400rpm在31-46℃的环境下搅拌1.2-2.5h，期间将称取γ-氨丙基三甲氧基硅烷并将γ-氨丙基三甲氧基硅烷均匀的加入其中，制得浆液；
7)将浆液在于35-65℃的环境下干燥至恒重，即得成品。
实施例4
一种超低热缩率的锂电池隔膜，包括以下重量份的原料：聚酰亚胺树脂84份、壳聚糖9份、阻燃剂6.5份、乳化剂2.2份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷1.1份。
本实施例中的超低热缩率的锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)称取聚酰亚胺树脂，将聚酰亚胺树脂分散到是其质量8-10倍的去离子水中，以200-400rpm在23-36℃的环境下搅拌3-5min，制得第一聚酰亚胺树脂分散液；
2)将第一聚酰亚胺树脂分散液放入到超声波处理器中，在34-48℃的环境下超声处理2.4-3.6h，超声功率为1000W，制得第二聚酰亚胺树脂分散液；
3)称取壳聚糖，加入其质量10-13倍的纯化水中，以300-600rpm在32-40℃的环境下搅拌1.2-3.4h，制得壳聚糖溶液；
4)将第二聚酰亚胺树脂分散液加入到壳聚糖溶液中，以800-1200rpm在60-75℃的环境下搅拌3.2-5.4h，制得第一混合液；
5)将第一混合液放入到超声波处理其中，在52-69℃的环境下超声处理4.6-6.7h，超声功率为1200W，制得第二混合液；
6)称取阻燃剂和乳化剂，加入到第二混合液中，以1100-1400rpm在31-46℃的环境下搅拌1.2-2.5h，期间将称取γ-氨丙基三甲氧基硅烷并将γ-氨丙基三甲氧基硅烷均匀的加入其中，制得浆液；
7)将浆液在于35-65℃的环境下干燥至恒重，即得成品。
实施例5
一种超低热缩率的锂电池隔膜，包括以下重量份的原料：聚酰亚胺树脂90份、壳聚糖11份、阻燃剂7份、乳化剂2.4份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷1.1份。
本实施例中的超低热缩率的锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)称取聚酰亚胺树脂，将聚酰亚胺树脂分散到是其质量8-10倍的去离子水中，以200-400rpm在23-36℃的环境下搅拌3-5min，制得第一聚酰亚胺树脂分散液；
2)将第一聚酰亚胺树脂分散液放入到超声波处理器中，在34-48℃的环境下超声处理2.4-3.6h，超声功率为1000W，制得第二聚酰亚胺树脂分散液；
3)称取壳聚糖，加入其质量10-13倍的纯化水中，以300-600rpm在32-40℃的环境下搅拌1.2-3.4h，制得壳聚糖溶液；
4)将第二聚酰亚胺树脂分散液加入到壳聚糖溶液中，以800-1200rpm在60-75℃的环境下搅拌3.2-5.4h，制得第一混合液；
5)将第一混合液放入到超声波处理其中，在52-69℃的环境下超声处理4.6-6.7h，超声功率为1200W，制得第二混合液；
6)称取阻燃剂和乳化剂，加入到第二混合液中，以1100-1400rpm在31-46℃的环境下搅拌1.2-2.5h，期间将称取γ-氨丙基三甲氧基硅烷并将γ-氨丙基三甲氧基硅烷均匀的加入其中，制得浆液；
7)将浆液在于35-65℃的环境下干燥至恒重，即得成品。
实施例6
一种超低热缩率的锂电池隔膜，包括以下重量份的原料：聚酰亚胺树脂95份、壳聚糖12份、阻燃剂8份、乳化剂3份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷1.4份。
本实施例中的超低热缩率的锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)称取聚酰亚胺树脂，将聚酰亚胺树脂分散到是其质量8-10倍的去离子水中，以200-400rpm在23-36℃的环境下搅拌3-5min，制得第一聚酰亚胺树脂分散液；
2)将第一聚酰亚胺树脂分散液放入到超声波处理器中，在34-48℃的环境下超声处理2.4-3.6h，超声功率为1000W，制得第二聚酰亚胺树脂分散液；
3)称取壳聚糖，加入其质量10-13倍的纯化水中，以300-600rpm在32-40℃的环境下搅拌1.2-3.4h，制得壳聚糖溶液；
4)将第二聚酰亚胺树脂分散液加入到壳聚糖溶液中，以800-1200rpm在60-75℃的环境下搅拌3.2-5.4h，制得第一混合液；
5)将第一混合液放入到超声波处理其中，在52-69℃的环境下超声处理4.6-6.7h，超声功率为1200W，制得第二混合液；
6)称取阻燃剂和乳化剂，加入到第二混合液中，以1100-1400rpm在31-46℃的环境下搅拌1.2-2.5h，期间将称取γ-氨丙基三甲氧基硅烷并将γ-氨丙基三甲氧基硅烷均匀的加入其中，制得浆液；
7)将浆液在于35-65℃的环境下干燥至恒重，即得成品。
对比例1：与实施例3相比，不含聚壳糖，其他与实施例3相同。
对比例2：与实施例3相比，不含γ-氨丙基三甲氧基硅烷，其他与实施例3相同。
对比例3：与实施例3相比，不含聚壳糖和γ-氨丙基三甲氧基硅烷，其他与实施例3相同。
性能测试
对实施例1-6以及对比例1-3所制得的隔膜的热缩率和拉伸强度进行测试，测试结果如表1所示。
表1
从表1中可知，本发明实施例1-6在热缩率和抗拉强度的表现上均优于对照1-3组，实施例1-6与对比例1-3相比较，可以看出，本发明是在各组分的协同作用下发挥功效的。
本发明的锂电池隔膜具有超低的热缩率，能够有效地提高锂电池使用的安全性，具备广阔的市场前景。
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 (4)
1.一种超低热缩率的锂电池隔膜，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚酰亚胺树脂72-95份、壳聚糖6-12份、阻燃剂4-8份、乳化剂1-3份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷_0.6-1.4份。
2.根据权利要求1所述的超低热缩率的锂电池隔膜，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚酰亚胺树脂77-90份、壳聚糖7-11份、阻燃剂5-7份、乳化剂1.6-2.4份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷_0.7-1.1份。
3.根据权利要求1所述的超低热缩率的锂电池隔膜，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚酰亚胺树脂86份、壳聚糖7份、阻燃剂5.5份、乳化剂2.1份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷_0.9份。
4.一种如权利要求1-3任一所述的超低热缩率的锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)称取聚酰亚胺树脂，将聚酰亚胺树脂分散到是其质量8-10倍的去离子水中，以200-400rpm在23-36℃的环境下搅拌3-5min，制得第一聚酰亚胺树脂分散液；
2)将第一聚酰亚胺树脂分散液放入到超声波处理器中，在34-48℃的环境下超声处理2.4-3.6h，超声功率为1000W，制得第二聚酰亚胺树脂分散液；
3)称取壳聚糖，加入其质量10-13倍的纯化水中，以300-600rpm在32-40℃的环境下搅拌1.2-3.4h，制得壳聚糖溶液；
4)将第二聚酰亚胺树脂分散液加入到壳聚糖溶液中，以800-1200rpm在60-75℃的环境下搅拌3.2-5.4h，制得第一混合液；
5)将第一混合液放入到超声波处理其中，在52-69℃的环境下超声处理4.6-6.7h，超声功率为1200W，制得第二混合液；
6)称取阻燃剂和乳化剂，加入到第二混合液中，以1100-1400rpm在31-46℃的环境下搅拌1.2-2.5h，期间将称取γ-氨丙基三甲氧基硅烷_并将γ-氨丙基三甲氧基硅烷_均匀的加入其中，制得浆液；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181016 |
|
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