CN109546057A - 一种玻璃纤维无纺布芳纶涂层隔膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种玻璃纤维无纺布芳纶涂层隔膜的制备方法，属于锂离子电池隔膜的技术领域，包括以下步骤：A、芳纶浆料的制备：取配比量的PMIA、氧化铝、分散剂和油性溶剂，加热搅拌溶解，溶解温度为70‑90℃，混合均匀，得到混合物；B、隔膜的制备：在玻璃纤维无纺布上通过油系涂覆的方式将上述混合物涂覆在玻璃纤维无纺布上，经过萃取工艺，制备得到芳纶涂层隔膜。本发明制备的玻璃纤维无纺布芳纶涂层隔膜具有较好的透气值，较高的机械强度，较高的离子电导率可提高锂离子电池的倍率放电和循环性能。

Description

一种玻璃纤维无纺布芳纶涂层隔膜的制备方法
技术领域
本发明属于锂电池隔膜的技术领域，涉及芳纶涂层隔膜，具体涉及一种玻璃纤维无纺布芳纶涂层隔膜的制备方法，制备的玻璃纤维无纺布芳纶涂层隔膜具有较好的透气值，较高的机械强度，较高的离子电导率可提高锂离子电池的倍率放电和循环性能。
背景技术
电池隔膜在锂电池中的基本作用为隔开正负极，并且吸附电解液允许锂离子通过。3C产品包括计算机(Computer)、通信(Communication)和消费类电子产品(ConsumerElectronics)，是锂电池应用的主要领域，对于3C产品的锂电池，仅使用PP隔膜和PE隔膜，其性能就能得到较好的满足。但是随着电动汽车的不断发展，锂电池的性能必须进一步提升才能满足电动汽车的要求，比如在安全性、充放电性能、循环性能及倍率性等方面，电动汽车用锂电池就比3C产品用锂电池有更加严格的要求。
随着技术的发展，无纺布作为锂电隔膜逐渐进入人们的视野。其中玻璃纤维无纺布因为拥有较高孔隙率，且具有优良的热稳定性等优势被人们所认知。但是无纺布具有较大的孔隙，容易造成电池的短路；同时机械强度不足，本身并不满足锂离子电池的性能要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是玻璃纤维无纺布孔径过大的问题、无纺布机械强度低的问题以及隔膜热收缩的问题。本发明通过在无纺布表面进行油系芳纶(PMIA)涂覆的方式进行堵孔，不仅达到堵孔的目的，而且芳纶在玻璃纤维无纺布表面覆盖形成一层三维网状结构涂层，在满足隔膜的透气性的前提下，增强了玻璃纤维无纺布的机械强度；200℃1h隔膜热收缩为0，符合锂离子电池的性能需求。
本发明为实现其目的采用的技术方案是：
一种玻璃纤维无纺布芳纶涂层隔膜的制备方法，包括以下步骤：
A、芳纶浆料的制备：按重量份数计，取6～10份PMIA，6～10份氧化铝，6～15份分散剂，6～15份油性溶剂，加热搅拌溶解，溶解温度为70-90℃，混合均匀，得到混合物；
B、隔膜的制备：在玻璃纤维无纺布上通过油系涂覆的方式(即微凹版涂布)将上述混合物涂覆在玻璃纤维无纺布上，经过萃取工艺，制备得到芳纶涂层隔膜。
所述油性溶剂选自DMAC、DMF以及NMP中的至少一种溶剂。
所述的分散剂选自甲醇、丙二醇、丙三醇、异戊二醇、二丙二醇、三丙二醇中的至少一种。
萃取工艺为：3～10个萃取槽，萃取溶剂为去离子水、乙醇、丙酮、丁醇、NMP、DMAc、DMF中的至少一种，萃取速度为20～60m/min。
本发明的有益效果是：
无纺布堵孔同时，机械强度得到提升，满足隔膜透气性的前提下，吸液性更好，热收缩更好，使其更符合锂离子电池的使用需求。
玻璃纤维无纺布孔径过大的情况通过油系芳纶涂层得到改善，芳纶进行玻璃纤维无纺布堵孔的同时附带提高玻璃纤维无纺布的机械强度，使无纺布机械强度低的缺陷得到弥补，实现了将玻璃纤维无纺布应用到锂电池隔膜领域。本发明玻璃纤维无纺布芳纶涂层隔膜200℃、1h隔膜的热收缩率为0％，热稳定性能得到提高。
本发明玻璃纤维无纺布芳纶涂层隔膜具有较好的透气值，较高的机械强度，较高的离子电导率可提高锂离子电池的倍率放电和循环性能。
附图说明
图1是玻璃纤维无纺布的SEM图。
图2是本发明玻璃纤维无纺布芳纶涂层隔膜的SEM图。
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。
一、具体实施例
实施例1
一种玻璃纤维无纺布芳纶涂层隔膜的制备方法，包括以下步骤：
A、芳纶浆料的制备：按重量份数计，取6份PMIA，6份氧化铝，6份甲醇，6份DMAC，加热搅拌溶解，溶解温度为70℃，混合均匀，得到混合物；
B、隔膜的制备：在玻璃纤维无纺布上通过油系涂覆的方式将上述混合物涂覆在玻璃纤维无纺布上，经过萃取工艺，制备得到芳纶涂层隔膜。
萃取工艺：设置5个萃取槽，萃取溶剂为去离子水，萃取速度为20m/min。
实施例2
一种玻璃纤维无纺布芳纶涂层隔膜的制备方法，包括以下步骤：
A、芳纶浆料的制备：按重量份数计，取10份PMIA，10份氧化铝，7份丙二醇，8份丙三醇，15份DMF，加热搅拌溶解，溶解温度为80℃，混合均匀，得到混合物；
B、隔膜的制备：在玻璃纤维无纺布上通过油系涂覆的方式将上述混合物涂覆在玻璃纤维无纺布上，经过萃取工艺，制备得到芳纶涂层隔膜。
萃取工艺：设置10个萃取槽，萃取溶剂为乙醇，萃取速度为60m/min。
实施例3
一种玻璃纤维无纺布芳纶涂层隔膜的制备方法，包括以下步骤：
A、芳纶浆料的制备：按重量份数计，取7份PMIA，8份氧化铝，3份异戊二醇，4份二丙二醇，3份三丙二醇，4份NMP，4份DMAC，4份DMF，加热搅拌溶解，溶解温度为90℃，混合均匀，得到混合物；
B、隔膜的制备：在玻璃纤维无纺布上通过油系涂覆的方式将上述混合物涂覆在玻璃纤维无纺布上，经过萃取工艺，制备得到芳纶涂层隔膜。
萃取工艺：设置7个萃取槽，萃取溶剂为丙酮，萃取速度为40m/min。
实施例4
一种玻璃纤维无纺布芳纶涂层隔膜的制备方法，包括以下步骤：
A、芳纶浆料的制备：按重量份数计，取9份PMIA，7份氧化铝，12份异戊二醇，10份NMP，加热搅拌溶解，溶解温度为75℃，混合均匀，得到混合物；
B、隔膜的制备：在玻璃纤维无纺布上通过油系涂覆的方式将上述混合物涂覆在玻璃纤维无纺布上，经过萃取工艺，制备得到芳纶涂层隔膜。
萃取工艺：设置8个萃取槽，萃取溶剂为丁醇，萃取速度为50m/min。
二、性能检测
1、基本性能
表1
2、锂离子电池的倍率放电性能
将本发明的玻璃纤维无纺布芳纶涂层隔膜与LiCoO2，金属锂组装成半电池来考察其电性能。考察结果为，电池的0.1C首次放电容量为140.1mAh·g-1，电池8C放电容量为120.2mAh·g-1，电池性能得到提高。
3、循环性能
将本发明的玻璃纤维无纺布芳纶涂层隔膜与LiCoO2，金属锂组装成半电池来考察其电性能。考察结果为，电池的首次放电容量为142.3mAh·g-1，经过50个循环后，电池容量衰减为136.4mAh·g-1，计算容量保持率为95.85％，可见用本发明的玻璃纤维无纺布芳纶涂层隔膜组装的电池性能稳定。

Claims (4)

1.一种玻璃纤维无纺布芳纶涂层隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、芳纶浆料的制备：按重量份数计，取6～10份PMIA，6～10份氧化铝，6～15份分散剂，6～15份油性溶剂，加热搅拌溶解，溶解温度为70-90℃，混合均匀，得到混合物；
B、隔膜的制备：在玻璃纤维无纺布上通过油系涂覆的方式将上述混合物涂覆在玻璃纤维无纺布上，经过萃取工艺，制备得到芳纶涂层隔膜。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃纤维无纺布芳纶涂层隔膜的制备方法，其特征在于，所述油性溶剂选自DMAC、DMF以及NMP中的至少一种溶剂。
3.根据权利要求1所述的一种玻璃纤维无纺布芳纶涂层隔膜的制备方法，其特征在于，所述的分散剂选自甲醇、丙二醇、丙三醇、异戊二醇、二丙二醇、三丙二醇中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种玻璃纤维无纺布芳纶涂层隔膜的制备方法，其特征在于，萃取工艺为：3～10个萃取槽，萃取溶剂为去离子水、乙醇、丙酮、丁醇、NMP、DMAc、DMF中的至少一种，萃取速度为20～60m/min。
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