CN112234312A - 一种静电纺丝凝胶电池隔膜及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于锂离子电池技术领域，公开了一种静电纺丝凝胶电池隔膜及其制备方法和应用。该方法包括以下操作步骤：将共混聚合物溶于溶剂中，制得纺丝溶液；以熔喷非织造布为接受底基，正压为20kV，负压为2kV，挤出速度为0.5mL/h、接收转辊速度为200r/min，接收距离为10‑20cm，进行双面静电纺丝；双面静电纺丝后通过120‑130℃的光辊热压，通过涂布机涂覆含无机填料的有机硅树脂，涂布速度1.5～2m/min，最后放入烘箱，60℃烘干6小时，得到静电纺丝凝胶电池隔膜。本发明通过调节聚合物含量、聚合物配比、接收距离和有机硅树脂固含量来控制隔膜的微观形貌和机械性能。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种静电纺丝凝胶电池隔膜及其制备方法和应用。
背景技术
锂离子电池因其能量高比(～150Wh Kg-1)而被广泛应用于手机、笔记本电脑、数码相机等电子设备中，高能量密度(～400Wh L-1)，高工作电压(2.5～4.2V)，循环寿命长(>1000次循环)，低自放电率(每月2～8％)。锂离子电池的其他优点包括高库仑效率和无记忆效应。目前，锂离子电池正在电动/混合动力汽车和智能电网储能领域找到新的应用。为了应用于这些新的应用领域，需要新的电池组件，以便开发出具有更高电池性能、更好的安全性和更低成本的锂离子电池。
隔膜是获得安全电池的重要组成部分，其主要功能是在调节电池动力学和离子流的同时防止电极之间的电子接触。隔膜必须多孔、薄、机械强度高，化学和尺寸稳定，具有最小收缩率和高润湿性。虽然锂离子电池的容量由电极材料决定，但众所周知，隔膜会影响电池的性能，例如，充放电容量和循环寿命。常规微孔聚烯烃隔膜具有适当的化学稳定性、合适的厚度和足够的机械强度，但它们具有较低的熔点、较低的孔隙率、较差的润湿性和较高的介电常数。这些缺点导致了一些性能问题，例如相对高的电池电阻和短的寿命。
静电纺丝纤维膜具有比表面积大、孔径小、孔隙率高等优点，在电池隔膜中的应用越来越受到人们的关注，大孔隙率、完全连通的孔结构和高比表面积导致了高的电解质消耗量和易于运输的特性离子。目前，静电纺丝聚合物电解质所用材料主要包括：环氧乙烷、聚偏氟乙烯、聚(偏氟乙烯六氟丙烯)、聚氨基甲酸乙酯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯和聚酰亚胺。目前已经广泛使用的商品化电池隔膜只要包括聚乙烯多孔膜、聚丙烯多孔膜以及聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合多孔膜，其所涂覆浆料中的无机颗粒通过粘结剂附着在隔膜两侧，这样在电池使用过程中难免会存在无机颗粒剥离脱落问题。
专利CN103779527将聚合物等溶解在溶剂中，通过浸涂法得到具有无纺布骨架的聚合物电池隔膜，但是该方法制备出的隔膜厚度不易控制，从而导致隔膜电阻过大或过小，并且在烘干成膜之后会造成隔膜卷曲，影响后续使用。专利CN108417760通过静电纺丝制备醋酸纤维素隔膜，通过改性增加乙酰基的数量从而提高隔膜的吸液率，然而醋酸纤维素在高温下，即电池在高温工作状态下，会在电解液中分解，并且其纺丝的力学性能较差，在电池发生碰撞卷曲时核膜会被迫坏，这两种情况造成电池正负极直接接触，使电池发生危险。
静电纺丝纤维隔膜虽然在工作条件下表现出10-3Scm-1的高离子电导率，但是制作出的隔膜机械强度较差。静电纺纳米纤维膜本身就很弱，无法承受电池组装过程中缠绕操作产生的巨大张力。
发明内容
为了克服现有技术中凝胶电解质隔膜力学性能不足方面存在的缺点，本发明的首要目的在于提供一种静电纺丝凝胶电池隔膜的制备方法；该方法步骤简单，无需在聚合物溶液中浸泡处理制备出高吸液率、高离子电导率、良好力学性能的凝胶电池隔膜。
本发明的又一目的在于提供一种上述制备方法制备得到的静电纺丝凝胶电池隔膜。
本发明的再一目的在于提供一种上述静电纺丝凝胶电池隔膜的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种静电纺丝凝胶电池隔膜的制备方法，包括以下操作步骤：将共混聚合物溶于溶剂中，制得纺丝溶液；以熔喷非织造布为接受底基，正压为20kV，负压为2kV，挤出速度为0.5mL/h、接收转辊速度为200r/min，接收距离为10-20cm，进行双面静电纺丝；双面静电纺丝后通过120-130℃的光辊热压，通过涂布机涂覆含无机填料的有机硅树脂乳液，涂布速度1.5～2m/min，最后放入烘箱，60℃烘干6小时，得到静电纺丝凝胶电池隔膜。
所述熔喷非织造布为市售丙纶熔喷非织造布。
所述共混聚合物为聚偏氟乙烯和聚丙烯腈的混合物，聚偏氟乙烯的质量含量为30～70％，聚丙烯腈的含量为40～60％。
所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、丙酮、N-甲基吡咯烷酮(NMP)。
所述有机硅树脂乳液为水性有机硅改性丙烯酸高光乳液、水性有机硅改性环氧树脂高光乳液、水性有机硅改性醇酸高光乳液，其中有机硅树脂的固含量为40％，将有机硅树脂乳液稀释至有机硅树脂的固含量10～40％进行涂布；所述无机填料为氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化铜或勃姆石，粒径为0.2～2μm，其在有机硅树脂乳液中的含量保持在10wt％。
一种由上述的制备方法制备得到的静电纺丝凝胶电池隔膜。
上述的静电纺丝凝胶电池隔膜在锂离子电池中的应用。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)为了克服机械强度问题，本发明将聚合物纤维直接电纺在聚丙烯熔喷布的两侧，在光辊上热压使两相更好的嵌合，并涂布保护层，得到新型的纤维涂层非织造隔膜；聚丙烯熔喷布作为机械支撑，聚合物纤维合功能层有助于提供优良的分离性能，如良好的润湿性、高离子导电性、高氧化极限、低界面电阻和良好的循环性能。
(2)本发明通过调节聚合物含量、聚合物配比、接收距离和有机硅树脂固含量来控制隔膜的微观形貌和机械性能，提高了目前商用凝胶电池隔膜的热稳定性和机械性能，提升使用过程的安全稳定性。
(3)本发明使用聚偏氟乙烯和聚丙烯腈共聚物静电纺丝，所用材料有利于电解液的浸润并溶胀，丙纶熔喷非织布和有机硅树脂有利于提高凝胶隔膜的机械性能和有效防止凝胶体系在电解液中分解。
附图说明
图1为本发明静电纺丝凝胶电池隔膜的生产方法流程图。
图2为本发明静电纺丝凝胶电池隔膜的结构示意图，其中1聚丙烯熔喷非织造布，2为聚合物静电纺丝层，3为有机硅树脂涂层。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。生产方法流程图如图1所示。
实施例1：
在室温下，选用聚偏氟乙烯粉体和聚丙烯腈共混溶于丙酮：N,N-二甲基甲酰胺摩尔比为3:1的混合溶液中，制得质量分数为8wt％的溶液，其中聚偏氟乙烯的质量含量为30％，聚丙烯腈为70％；50℃水浴搅拌24h，得到均一纺丝液；在20kV的电压下，以聚丙烯熔喷非织造布为接受底基，接收距离为10cm，对其双面静电纺丝得到共混聚合物复合膜，通过125℃的光辊热压，随后将热处理后的复合隔膜放入涂布机涂覆含有10wt％的氧化铝的有机硅改性丙烯酸乳液，有机硅改性丙烯酸乳液的固含量为10％，涂布速度为2m/min，最后放入烘箱中60℃烘6小时，即得到静电纺丝凝胶电池隔膜，其结构如图2所示，所得薄膜整体性能较好，性能测试结果如表1所示。
实施例2：
在室温下，选用聚偏氟乙烯粉体和聚丙烯腈共混溶于丙酮：N,N-二甲基甲酰胺摩尔比为3:1的混合溶液中，制得质量分数为14wt％的溶液，其中聚偏氟乙烯的质量含量为40％，聚丙烯腈为60％；50℃水浴搅拌24h，得到均一纺丝液；在20kV的电压下，以聚丙烯熔喷非织造布为接受底基，接收距离为20cm，对其双面静电纺丝得到共混聚合物复合膜，通过125℃的光辊热压，随后将热处理后的复合隔膜放入涂布机涂覆含有10wt％的二氧化硅的有机硅改性丙烯酸乳液，有机硅改性丙烯酸乳液的固含量为40％，涂布速度为1.5m/min，最后放入烘箱中60℃烘6小时，即得到静电纺丝凝胶电池隔膜，其结构如图2所示，所得薄膜整体性能一般，性能测试结果如表1所示。
实施例3：
在室温下，选用聚偏氟乙烯粉体和聚丙烯腈共混溶于丙酮：N,N-二甲基甲酰胺摩尔比为3:1的混合溶液中，制得质量分数为12wt％的溶液，其中聚偏氟乙烯的质量含量为35％，聚丙烯腈为65％；50℃水浴搅拌24h，得到均一纺丝液；在20kV的电压下，以聚丙烯熔喷非织造布为接受底基，接收距离为15cm，对其双面静电纺丝得到共混聚合物复合膜，通过125℃的光辊热压，随后将热处理后的复合隔膜放入涂布机涂覆含有10wt％的氧化铝的有机硅改性丙烯酸乳液，有机硅改性丙烯酸乳液的固含量为10％，涂布速度为2m/min，最后放入烘箱中60℃烘6小时，即得到静电纺丝凝胶电池隔膜，其结构如图2所示，所得薄膜整体性能最佳，性能测试结果如表1所示。
实施例4：
在室温下，选用聚偏氟乙烯粉体和聚丙烯腈共混溶于N-甲基吡咯烷酮：N,N-二甲基甲酰胺摩尔比为1:1的混合溶液中，制得质量分数为10wt％的溶液，其中聚偏氟乙烯的质量含量为35％，聚丙烯腈为65％；50℃水浴搅拌24h，得到均一纺丝液；在20kV的电压下，以聚丙烯熔喷非织造布为接受底基，接收距离为10cm，对其双面静电纺丝得到共混聚合物复合膜，通过125℃的光辊热压，随后将热处理后的复合隔膜放入涂布机涂覆含有10wt％的二氧化钛的有机硅改性丙烯酸乳液，有机硅改性丙烯酸乳液的固含量为20％，涂布速度为2m/min，最后放入烘箱中60℃烘6小时，即得到静电纺丝凝胶电池隔膜，其结构如图2所示，所得薄膜整体性能较好，性能测试结果如表1所示。
实施例5：
在室温下，选用聚偏氟乙烯粉体和聚丙烯腈共混溶于N-甲基吡咯烷酮：N,N-二甲基甲酰胺摩尔比为2:1的混合溶剂中，制得质量分数为12wt％的溶液，其中聚偏氟乙烯的质量含量为30％，聚丙烯腈为70％；50℃水浴搅拌24h，得到均一纺丝液；在20kV的电压下，以聚丙烯熔喷非织造布为接受底基，接收距离为20cm，对其双面静电纺丝得到共混聚合物复合膜，通过125℃的光辊热压，随后将热处理后的复合隔膜放入涂布机涂覆含有10wt％的氧化铝的有机硅改性丙烯酸乳液，有机硅改性丙烯酸乳液的固含量为10％，涂布速度为2m/min，最后放入烘箱中60℃烘6小时，即得到静电纺丝凝胶电池隔膜，其结构如图2所示，所得薄膜整体性能较好，性能测试结果如表1所示。
实施例6：
在室温下，选用聚偏氟乙烯粉体和聚丙烯腈共混溶于N,N-二甲基甲酰胺，制得质量分数为12wt％的溶液，其中聚偏氟乙烯的质量含量为40％，聚丙烯腈为60％；50℃水浴搅拌24h，得到均一纺丝液；在20kV的电压下，以聚丙烯熔喷非织造布为接受底基，接收距离为10cm，对其双面静电纺丝得到共混聚合物复合膜，通过125℃的光辊热压，随后将热处理后的复合隔膜放入涂布机涂覆含有10wt％的氧化铜的有机硅改性丙烯酸乳液，有机硅改性丙烯酸乳液的固含量为20％，涂布速度为2m/min，最后放入烘箱中60℃烘6小时，即得到静电纺丝凝胶电池隔膜，其结构如图2所示，所得薄膜整体性能一般，性能测试结果如表1所示。
实施例7：
在室温下，选用聚偏氟乙烯粉体和聚丙烯腈共混溶于丙酮，制得质量分数为8wt％的溶液，其中聚偏氟乙烯的质量含量为40％，聚丙烯腈为60％；50℃水浴搅拌24h，得到均一纺丝液；在20kV的电压下，以聚丙烯熔喷非织造布为接受底基，接收距离为20cm，对其双面静电纺丝得到共混聚合物复合膜，通过125℃的光辊热压，随后将热处理后的复合隔膜放入涂布机涂覆含有10wt％的氧化铝的有机硅改性丙烯酸乳液，有机硅改性丙烯酸乳液的固含量为30％，涂布速度为1.5m/min，最后放入烘箱中60℃烘6小时，即得到静电纺丝凝胶电池隔膜，其结构如图2所示，所得薄膜整体性能较好，性能测试结果如表1所示。
实施例8：
在室温下，选用聚偏氟乙烯粉体和聚丙烯腈共混溶于丙酮：N,N-二甲基甲酰胺摩尔比为1:1的混合溶剂中，制得质量分数为10wt％的溶液，其中聚偏氟乙烯的质量含量为35％，聚丙烯腈为65％；50℃水浴搅拌24h，得到均一纺丝液；在20kV的电压下，以聚丙烯熔喷非织造布为接受底基，接收距离为15cm，对其双面静电纺丝得到共混聚合物复合膜，通过125℃的光辊热压，随后将热处理后的复合隔膜放入涂布机涂覆含有10wt％的氧化铜的有机硅改性丙烯酸乳液，有机硅改性丙烯酸乳液的固含量为40％，涂布速度为1.5m/min，最后放入烘箱中60℃烘6小时，即得到静电纺丝凝胶电池隔膜，其结构如图2所示，所得薄膜整体性能较好，性能测试结果如表1所示。
表1各实施例凝胶熔喷复合隔膜性能测试结果
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种静电纺丝凝胶电池隔膜的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤：将共混聚合物溶于溶剂中，制得纺丝溶液；以熔喷非织造布为接受底基，正压为20kV，负压为2kV，挤出速度为0.5mL/h、接收转辊速度为200r/min，接收距离为10-20cm，进行双面静电纺丝；双面静电纺丝后通过120-130℃的光辊热压，通过涂布机涂覆含无机填料的有机硅树脂乳液，涂布速度1.5～2m/min，最后放入烘箱，60℃烘干6小时，得到静电纺丝凝胶电池隔膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述熔喷非织造布为市售丙纶熔喷非织造布。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述共混聚合物为聚偏氟乙烯和聚丙烯腈的混合物，聚偏氟乙烯的质量含量为30～70％，聚丙烯腈的含量为40～60％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、N-甲基吡咯烷酮。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述有机硅树脂乳液为水性有机硅改性丙烯酸高光乳液、水性有机硅改性环氧树脂高光乳液、水性有机硅改性醇酸高光乳液，其固含量为40％，使用时将固含量稀释至10～40％进行涂布；所述无机填料为氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化铜或勃姆石，粒径为0.2～2μm，其在有机硅树脂乳液中的含量保持在10wt％。
6.一种由权利要求1～5任一项所述的制备方法制备得到的静电纺丝凝胶电池隔膜。
7.根据权利要求6所述的静电纺丝凝胶电池隔膜在锂离子电池中的应用。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104766938A (zh) * | 2015-02-10 | 2015-07-08 | 龙岩紫荆创新研究院 | 一种复合型锂离子电池隔膜及其制备方法 |
| CN105374972A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-03-02 | 苏州锂盾储能材料技术有限公司 | 一种锂离子电池耐高温隔膜材料及制备方法 |
| JP2018063926A (ja) * | 2016-10-14 | 2018-04-19 | 王子ホールディングス株式会社 | 電池用セパレータ、電池及び電池用セパレータ塗液 |
| CN109742298A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-05-10 | 桑顿新能源科技有限公司 | 多孔陶瓷隔膜浆料及其制备方法、电池隔膜及电池 |
| CN111029514A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-04-17 | 珠海冠宇电池有限公司 | 一种隔膜及包括该隔膜的高电压电池 |
-
2020
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104766938A (zh) * | 2015-02-10 | 2015-07-08 | 龙岩紫荆创新研究院 | 一种复合型锂离子电池隔膜及其制备方法 |
| CN105374972A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-03-02 | 苏州锂盾储能材料技术有限公司 | 一种锂离子电池耐高温隔膜材料及制备方法 |
| JP2018063926A (ja) * | 2016-10-14 | 2018-04-19 | 王子ホールディングス株式会社 | 電池用セパレータ、電池及び電池用セパレータ塗液 |
| CN109742298A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-05-10 | 桑顿新能源科技有限公司 | 多孔陶瓷隔膜浆料及其制备方法、电池隔膜及电池 |
| CN111029514A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-04-17 | 珠海冠宇电池有限公司 | 一种隔膜及包括该隔膜的高电压电池 |
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