CN110690394A - 一种锂电池隔膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池隔膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤S1、4‑((4‑(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷,步骤S2、膜的制备,步骤S3、膜的表面改性。本发明还公开了根据所述锂离子电池隔膜的制备方法制备得到的锂离子电池隔膜。本发明公开的锂离子电池隔膜孔隙率大、机械强度和离子电导率高、耐电解质腐蚀和耐高温性能优异、浸润性和化学稳定性佳,具有优良充放电倍率性能。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域,尤其涉及一种锂电池隔膜及其制备方法。
背景技术
近年来,随着便携式电子设备、电动汽车、电网储能技术的快速发展,人们对高能量密度、高安全性的电池和储能系统的需求越来越迫切。作为一种常见的储能装置,锂离子电池由于具有比传统的可充电电池更高的比能量、充放电更快速、循环使用寿命更长,无记忆效应,自放电率低,安全性能好且对环境污染小等特性,被广泛应用于笔记本电脑、手机、摄像机、照相机等电子产品的领域和电动汽车、航空航天及潜艇等领域。隔膜是锂离子电池的关键部件之一,其在锂离子电池中起到隔绝电池负极片,防止电池正负极接触发生短路和提供锂离子传输的通道的双重作用。其性能决定了锂离子电池的容量、内阻和界面接触面积等,进而直接影响到锂离子电池的安全性、工作性能和循环使用寿命。因此,开发性能优异的锂离子电池隔膜势在必行。
目前,商品化的锂电池隔膜主要是以聚乙烯和聚丙烯为材料的聚烯烃微孔膜。然而这些传统聚烯烃隔膜的熔点较低,受热后会出现收缩,造成电池正负极接触短路;另外,聚烯烃类隔膜本身对电解液润湿性较差,吸液率不高,从而影响电池的循环性能。作为对上述膜的改进,目前,通常采用三层PP/PE/PP复合隔膜,三层PP/PE/PP复合隔膜可以将PP与PE优异的特性整合到一张锂电池隔膜中,但PE和PP隔膜对电解质的亲和性较差,而且三层复合隔膜纤维结构为线条状,锂枝晶的针刺作用会造成隔膜瞬间长线条撕裂,短路面积在瞬间迅速扩大,急剧上升的热量难以及时排出,因此三层隔膜潜在爆炸的可能性较大。
申请号为201610743256.0的中国发明专利公开了一种锂电池用隔膜的制备方法,首先制备磺化聚醚酰亚胺、表面化学修饰的纳米氧化铝,之后将磺化聚醚酰亚胺、表面化学修饰的纳米氧化铝、聚赖氨酸和纳米碳酸钙按一定质量比混合均匀,经熔挤和热定型后通过酸洗、离子交换,离子体辐射后在其表面涂覆表面化学修饰的纳米氧化铝分散液,经处理后制得隔膜成品。此发明方法简单易行,制得的锂电池隔膜具有较高的离子电导率,良好的热稳定性、化学稳定性和电化学稳定性,反复充放电过程中对电解液保持高度浸润性及优异的机械性能。磺化聚醚酰亚胺和聚赖氨酸是以共混的方式制备而成,两种不同结构的物质相容性有待进一步提高,表面修饰氧化铝的添加会对锂离子电池隔膜的离子导电率产生不利影响。
因此,开发一种具有优良充放电倍率性能、耐高温性能、耐电解液腐蚀性能和机械力学性能,对电解质亲和性好,离子导电率高的锂离子电池隔膜显得尤为重要,对促进锂电池领域的发展具有非常重要的意义。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷,本发明提供一种锂离子电池隔膜及其制备方法,该制备方法工艺简单,操作方便,一致性好,成本低适于工业化大规模生产;制备得到的锂离子电池隔膜孔隙率大、机械强度和离子电导率高、耐电解质腐蚀和耐高温性能优异、浸润性和化学稳定性佳,具有优良充放电倍率性能。
为达到上述发明目的,本发明采用的技术方案是,一种锂离子电池隔膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1、4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷:将线型聚硼硅氧烷、4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚、阻聚剂加入到四氢呋喃中,在90-100℃下搅拌反应2-4小时,然后在1-2小时内逐步升温至120-130℃,继续搅拌反应1-3小时,后将得到的聚合物在质量分数为3-5%的氢氧化钠溶液中沉出,后用水洗产物3-6次,再用甲醇洗涤3-8次,最后旋蒸除去甲醇,得到4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷;
步骤S2、膜的制备:将经过步骤S1制成的4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷、乙烯基-POSS、致孔剂、2,4-二氨基-6-乙烯基-S-三嗪、二乙烯苯、光引发剂和乳化剂加入到高沸点溶剂中,超声15-25分钟,然后将其滴在聚四氟乙烯板上,放入氮气或惰性气体气氛,80-90℃下,用波长为200-250nm的紫外光下辐照40-60分钟,后继续在80-90℃下干燥至恒重,得到基膜;
步骤S3、膜的表面改性:将经过步骤S2制成的基膜浸泡在氯磺酸的混合溶液中20-30小时,后取出膜,用水洗3-6次,再用甲苯洗3-7次,后置于真空干燥箱80-90℃下干燥至恒重,得到锂离子电池隔膜。
进一步地,步骤S1中所述线型聚硼硅氧烷、4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚、阻聚剂、四氢呋喃的质量比为(3-5):0.2:0.1:(10-20)。
进一步地,所述阻聚剂为四氯苯醌、1,4-萘醌中的至少一种。
进一步地,步骤S2中所述4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷、乙烯基-POSS、致孔剂、2,4-二氨基-6-乙烯基-S-三嗪、二乙烯苯、光引发剂、乳化剂、高沸点溶剂的质量比为1:0.1:0.3:0.5:0.1:(0.02-0.03):(0.05-0.1):(6-10)。
优选地,所述致孔剂为聚乙二醇、羟丙基纤维素、尿素、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种;所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、安息香乙醚、安息香异丙醚、2,4-二羟基二苯甲酮中的至少一种;所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种;所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
进一步地,步骤S3中所述氯磺酸的混合溶液的制备方法,包括如下步骤:将氯磺酸、碱性催化剂加入到乙醇中,搅拌均匀后,得到氯磺酸的溶液。
优选地,所述碱性催化剂为三乙胺、三苯基磷中的至少一种。
优选地,所述氯磺酸、碱性催化剂、乙醇的质量比为1:0.2:(20-40)。
进一步地,所述基膜、氯磺酸的混合溶液的质量比为1:(5-10)。
本发明的另一个目的,在于提供一种根据所述锂离子电池隔膜的制备方法制备得到的锂离子电池隔膜。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
(1)本发明提供的锂离子电池隔膜,克服了传统锂离子电池隔膜制备工艺复杂,成本高的缺点,具有制备方法工艺简单,操作方便,一致性好,成本低,适于工业化大规模生产的优点。
(2)本发明提供的锂离子电池隔膜,克服了传统聚烯烃类锂离子电池隔膜的熔点较低,受热后会出现收缩,造成电池正负极接触短路;另外,聚烯烃类隔膜本身对电解液润湿性较差,吸液率不高,从而影响电池的循环性能的缺陷,具有电池隔膜孔隙率大、机械强度和离子电导率高、耐电解质腐蚀和耐高温性能优异、浸润性和化学稳定性佳,充放电倍率性能优良的优点。
(3)本发明提供的锂离子电池隔膜,以4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷、乙烯基-POSS、2,4-二氨基-6-乙烯基-S-三嗪、二乙烯苯共聚形成的交联膜作为基材,由于硅氧键和硼氧键键能大,使得膜耐高温性能好、耐化学稳定性佳,耐电解质腐蚀性能优异;形成的三维网络结构,使得膜综合性能进一步提高,各成分均以化学键连接在一起,使得成为有机整体,使得结构更紧凑,孔多且分布均匀;用4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷不仅为后续交联反应提供反应位点,还引入苯基磺酰基苯结构,进一步改善隔膜的耐高温性能和耐候性,耐化学腐蚀性和阻燃性也得到较大程度的提高;利用氯磺酸界面反应改性,能有效控制反应。
(4)本发明提供的锂离子电池隔膜,在分子链上引入2,4-二氨基-6-乙烯基-S-三嗪,三嗪结构的引入能有效改善膜的耐候性、抗紫外老化性能和阻燃性,且由于这种结构上含有活性氨基,通过膜最后通过磺化还引入磺酸根基团,荷正电的氨基与荷负电磺酸根同时在膜分子链上,形成独有的锂离子自由传输通道,改善离子电导率;且这些基团均为亲水性基团,改善了膜的通透性和和与电解质的浸润性,有利于膜的组装及与锂离子电池电极的粘合,从而有效改善锂离子电池的使用安全性和正常工作安定性,延长其循环使用寿命;在膜磺化过程中采用先成膜后磺化的步骤,有效节省了工艺流程,省去了后处理步骤。
(5)本发明提供的锂离子电池隔膜,在膜中添加乙烯基-POSS结构,由于POSS结构特有的笼状结构,不仅能对膜起到增强作用,还可以吸湿保持亲润性;另外还可以大大增加隔膜的安全性,大幅度降低锂电池制造过程和使用过程中产生的短路现象,改善特别是动力型锂电池的自放电现象。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案,并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂,下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明下述实施例中所使用的原料均为商业购买;所述线型聚硼硅氧烷为预先制备,制备方法参考申请号为201710340966.3的中国发明专利实施例1,其Mn=49500;所述乙烯基-POSS,CAS号为69655-76-1,购于上海吉至生化科技有限公司。
实施例1
一种锂离子电池隔膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1、4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷:将线型聚硼硅氧烷30g、4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚2g、四氯苯醌1g加入到四氢呋喃100g中,在90℃下搅拌反应2小时,然后在1小时内逐步升温至120℃,继续搅拌反应1小时,后将得到的聚合物在质量分数为3%的氢氧化钠溶液中沉出,后用水洗产物3次,再用甲醇洗涤3次,最后旋蒸除去甲醇,得到4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷;
步骤S2、膜的制备:将经过步骤S1制成的4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷10g、乙烯基-POSS 1g、聚乙二醇3g、2,4-二氨基-6-乙烯基-S-三嗪5g、二乙烯苯1g、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮0.2g和十二烷基苯磺酸钠0.5g加入到二甲亚砜60g中,超声15分钟,然后将其滴在聚四氟乙烯板上,放入氮气气氛,80℃下,用波长为200nm的紫外光下辐照40分钟,后继续在80℃下干燥至恒重,得到基膜;
步骤S3、膜的表面改性:将经过步骤S2制成的基膜浸泡在氯磺酸的混合溶液中20小时,后取出膜,用水洗3次,再用甲苯洗3次,后置于真空干燥箱80℃下干燥至恒重,得到锂离子电池隔膜;所述氯磺酸的混合溶液的制备方法,包括如下步骤:将氯磺酸10g、三乙胺2g加入到乙醇200g中,搅拌均匀后,得到氯磺酸的溶液;所述基膜、氯磺酸的混合溶液的质量比为1:5。
一种根据所述锂离子电池隔膜的制备方法制备得到的锂离子电池隔膜。
实施例2
一种锂离子电池隔膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1、4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷:将线型聚硼硅氧烷35g、4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚2g、1,4-萘醌1g加入到四氢呋喃120g中,在93℃下搅拌反应2.5小时,然后在1.2小时内逐步升温至122℃,继续搅拌反应1.5小时,后将得到的聚合物在质量分数为3.5%的氢氧化钠溶液中沉出,后用水洗产物4次,再用甲醇洗涤4次,最后旋蒸除去甲醇,得到4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷;
步骤S2、膜的制备:将经过步骤S1制成的4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷10g、乙烯基-POSS 1g、羟丙基纤维素3g、2,4-二氨基-6-乙烯基-S-三嗪5g、二乙烯苯1g、安息香乙醚0.22g和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚0.6g加入到N,N-二甲基甲酰胺70g中,超声17分钟,然后将其滴在聚四氟乙烯板上,放入氦气气氛,82℃下,用波长为210nm的紫外光下辐照45分钟,后继续在83℃下干燥至恒重,得到基膜;
步骤S3、膜的表面改性:将经过步骤S2制成的基膜浸泡在氯磺酸的混合溶液中22小时,后取出膜,用水洗4次,再用甲苯洗4次,后置于真空干燥箱82℃下干燥至恒重,得到锂离子电池隔膜;步骤S3中所述氯磺酸的混合溶液的制备方法,包括如下步骤:将氯磺酸10g、三苯基磷2g加入到乙醇250g中,搅拌均匀后,得到氯磺酸的溶液;所述基膜、氯磺酸的混合溶液的质量比为1:6。
一种根据所述锂离子电池隔膜的制备方法制备得到的锂离子电池隔膜。
实施例3
一种锂离子电池隔膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1、4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷:将线型聚硼硅氧烷40g、4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚2g、四氯苯醌1g加入到四氢呋喃150g中,在95℃下搅拌反应3小时,然后在1.5小时内逐步升温至125℃,继续搅拌反应2小时,后将得到的聚合物在质量分数为4%的氢氧化钠溶液中沉出,后用水洗产物5次,再用甲醇洗涤5次,最后旋蒸除去甲醇,得到4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷;
步骤S2、膜的制备:将经过步骤S1制成的4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷10g、乙烯基-POSS 1g、尿素3g、2,4-二氨基-6-乙烯基-S-三嗪5g、二乙烯苯1g、安息香异丙醚0.25g和壬基酚聚氧乙烯醚0.75g加入到N,N-二甲基乙酰胺75g中,超声20分钟,然后将其滴在聚四氟乙烯板上,放入氖气气氛,85℃下,用波长为230nm的紫外光下辐照50分钟,后继续在85℃下干燥至恒重,得到基膜;
步骤S3、膜的表面改性:将经过步骤S2制成的基膜浸泡在氯磺酸的混合溶液中25小时,后取出膜,用水洗5次,再用甲苯洗5次,后置于真空干燥箱85℃下干燥至恒重,得到锂离子电池隔膜;步骤S3中所述氯磺酸的混合溶液的制备方法,包括如下步骤:将氯磺酸10g、三苯基磷2g加入到乙醇300g中,搅拌均匀后,得到氯磺酸的溶液;所述基膜、氯磺酸的混合溶液的质量比为1:7.5。
一种根据所述锂离子电池隔膜的制备方法制备得到的锂离子电池隔膜。
实施例4
一种锂离子电池隔膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1、4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷:将线型聚硼硅氧烷45g、4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚2g、阻聚剂1g加入到四氢呋喃190g中,在98℃下搅拌反应3.8小时,然后在1.8小时内逐步升温至128℃,继续搅拌反应2.7小时,后将得到的聚合物在质量分数为4.5%的氢氧化钠溶液中沉出,后用水洗产物5次,再用甲醇洗涤6次,最后旋蒸除去甲醇,得到4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷;所述阻聚剂为四氯苯醌、1,4-萘醌按质量比3:5混合而成;
步骤S2、膜的制备:将经过步骤S1制成的4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷10g、乙烯基-POSS 1g、致孔剂3g、2,4-二氨基-6-乙烯基-S-三嗪5g、二乙烯苯1g、光引发剂0.29g和乳化剂0.9g加入到高沸点溶剂90g中,超声23分钟,然后将其滴在聚四氟乙烯板上,放入氩气气氛,88℃下,用波长为240nm的紫外光下辐照58分钟,后继续在88℃下干燥至恒重,得到基膜;所述致孔剂为聚乙二醇、羟丙基纤维素、尿素、聚乙烯吡咯烷酮按质量比1:1:2:3混合而成;所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、安息香乙醚、安息香异丙醚、2,4-二羟基二苯甲酮按质量比2:1:2:3混合而成;所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、壬基酚聚氧乙烯醚按质量比1:2:5混合而成;所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮按质量比1:3:2:5混合而成;
步骤S3、膜的表面改性:将经过步骤S2制成的基膜浸泡在氯磺酸的混合溶液中28小时,后取出膜,用水洗5次,再用甲苯洗6次,后置于真空干燥箱89℃下干燥至恒重,得到锂离子电池隔膜;步骤S3中所述氯磺酸的混合溶液的制备方法,包括如下步骤:将氯磺酸10g、碱性催化剂2g加入到乙醇350g中,搅拌均匀后,得到氯磺酸的溶液;所述碱性催化剂为三乙胺、三苯基磷按质量比2:3混合而成;所述基膜、氯磺酸的混合溶液的质量比为1:9。
一种根据所述锂离子电池隔膜的制备方法制备得到的锂离子电池隔膜。
实施例5
一种锂离子电池隔膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1、4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷:将线型聚硼硅氧烷50g、4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚2g、四氯苯醌1g加入到四氢呋喃200g中,在100℃下搅拌反应4小时,然后在2小时内逐步升温至130℃,继续搅拌反应3小时,后将得到的聚合物在质量分数为5%的氢氧化钠溶液中沉出,后用水洗产物6次,再用甲醇洗涤8次,最后旋蒸除去甲醇,得到4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷;
步骤S2、膜的制备:将经过步骤S1制成的4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷10g、乙烯基-POSS 1g、聚乙烯吡咯烷酮3g、2,4-二氨基-6-乙烯基-S-三嗪5g、二乙烯苯1g、2,4-二羟基二苯甲酮0.3g和壬基酚聚氧乙烯醚1g加入到N-甲基吡咯烷酮100g中,超声25分钟,然后将其滴在聚四氟乙烯板上,放入氮气气氛,90℃下,用波长为250nm的紫外光下辐照60分钟,后继续在90℃下干燥至恒重,得到基膜;
步骤S3、膜的表面改性:将经过步骤S2制成的基膜浸泡在氯磺酸的混合溶液中30小时,后取出膜,用水洗6次,再用甲苯洗7次,后置于真空干燥箱90℃下干燥至恒重,得到锂离子电池隔膜;所述氯磺酸的混合溶液的制备方法,包括如下步骤:将氯磺酸10g、三乙胺2g加入到乙醇400g中,搅拌均匀后,得到氯磺酸的溶液;所述基膜、氯磺酸的混合溶液的质量比为1:10。
一种根据所述锂离子电池隔膜的制备方法制备得到的锂离子电池隔膜。
对比例1
本例提供一种锂离子电池隔膜,按照申请号为201610743256.0实施例1的制备方面制备而成。
对比例2
本例提供一种锂离子电池隔膜,为市售常规聚乙烯隔膜。
为了进一步说明本发明实施例公开的锂离子电池隔膜的有益技术效果,对各例制备得到的锂离子电池隔膜进行性能测试,测试结果见表1,测试方法如下:
其中,各理化参数的计算方法或测试方法如下:
(1)孔隙率:孔隙率采用如下公式计算:孔隙率%=(W2-W1)/W2×100%,其中,W1为锂电池隔膜的实际重量,W2为具有同样大小和厚度、在制备过程中不添加成孔剂的隔膜的重量。
(2)穿刺强度:用末端为球面(曲率半径R=0.5mm)的直径为1.0mm的针,以2.0mm/秒的速度对制备的锂电池隔膜进行刺穿,刺穿隔膜时最大力记为穿刺强度,单位为gF(克力)。
(3)热收缩率:将正方形的隔膜放入105℃的烘箱中1小时,然后测量隔膜在MD(纵向)TD(横向)两个方向的收缩比例。
由表1可知,本发明制备得到的锂电池隔膜的具有较大的孔隙率,较大的穿刺强度和较低的热收缩率,这是各结构协同作用的结果。
表1
项目 | 孔隙率 | 穿刺强度 | MD热收缩率 | TD热收缩率 |
单位 | % | gF | % | % |
实施例1 | 70 | 630 | 2.0 | 1.3 |
实施例2 | 74 | 633 | 1.7 | 1.1 |
实施例3 | 77 | 638 | 1.4 | 1.0 |
实施例4 | 79 | 641 | 1.0 | 0.8 |
实施例5 | 82 | 645 | 0.7 | 0.5 |
对比例1 | 73 | 523 | 2.3 | 1.3 |
对比例2 | 55 | 510 | 2.8 | 2.3 |
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种锂离子电池隔膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1、4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷:将线型聚硼硅氧烷、4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚、阻聚剂加入到四氢呋喃中,在90-100℃下搅拌反应2-4小时,然后在1-2小时内逐步升温至120-130℃,继续搅拌反应1-3小时,后将得到的聚合物在质量分数为3-5%的氢氧化钠溶液中沉出,后用水洗产物3-6次,再用甲醇洗涤3-8次,最后旋蒸除去甲醇,得到4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷;
步骤S2、膜的制备:将经过步骤S1制成的4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷、乙烯基-POSS、致孔剂、2,4-二氨基-6-乙烯基-S-三嗪、二乙烯苯、光引发剂和乳化剂加入到高沸点溶剂中,超声15-25分钟,然后将其滴在聚四氟乙烯板上,放入氮气或惰性气体气氛,80-90℃下,用波长为200-250nm的紫外光下辐照40-60分钟,后继续在80-90℃下干燥至恒重,得到基膜;
步骤S3、膜的表面改性:将经过步骤S2制成的基膜浸泡在氯磺酸的混合溶液中20-30小时,后取出膜,用水洗3-6次,再用甲苯洗3-7次,后置于真空干燥箱80-90℃下干燥至恒重,得到锂离子电池隔膜。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜的制备方法,其特征在于,步骤S1中所述线型聚硼硅氧烷、4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚、阻聚剂、四氢呋喃的质量比为(3-5):0.2:0.1:(10-20)。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜的制备方法,其特征在于,所述阻聚剂为四氯苯醌、1,4-萘醌中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜的制备方法,其特征在于,步骤S2中所述4-((4-(烯丙氧基)苯基)磺酰基)苯酚改性线型聚硼硅氧烷、乙烯基-POSS、致孔剂、2,4-二氨基-6-乙烯基-S-三嗪、二乙烯苯、光引发剂、乳化剂、高沸点溶剂的质量比为1:0.1:0.3:0.5:0.1:(0.02-0.03):(0.05-0.1):(6-10)。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜的制备方法,其特征在于,所述致孔剂为聚乙二醇、羟丙基纤维素、尿素、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种;所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、安息香乙醚、安息香异丙醚、2,4-二羟基二苯甲酮中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜的制备方法,其特征在于,所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种;所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜的制备方法,其特征在于,步骤S3中所述氯磺酸的混合溶液的制备方法,包括如下步骤:将氯磺酸、碱性催化剂加入到二氯甲烷中,搅拌均匀后,得到氯磺酸的溶液。
8.根据权利要求7所述的一种锂离子电池隔膜的制备方法,其特征在于,所述碱性催化剂为三乙胺、三苯基磷中的至少一种;所述氯磺酸、碱性催化剂、乙醇的质量比为1:0.2:(20-40)。
9.根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜的制备方法,其特征在于,步骤S3中所述基膜、氯磺酸的混合溶液的质量比为1:(5-10)。
10.一种采用权利要求1-9任一项所述的锂离子电池隔膜的制备方法制备得到的锂离子电池隔膜。
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CN201911017479.9A CN110690394A (zh) | 2019-10-24 | 2019-10-24 | 一种锂电池隔膜及其制备方法 |
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