CN113258210B - 一种锂离子电池蚀刻隔膜材料及其制备方法 - Google Patents

一种锂离子电池蚀刻隔膜材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种锂离子电池蚀刻隔膜材料，其包括以下重量百分比的组分：聚丙烯：25‑55%、橡胶：45‑75%，其中，聚丙烯的平均摩尔质量为300000‑700000g/mol。本发明还包括一种锂离子电池蚀刻隔膜材料的制备方法。相较于现有技术，本发明制备的锂离子电池蚀刻隔膜材料具有优良的孔隙率和电化学性能，表现出较高的可逆容量、良好的循环稳定性和较优的安全性能。

Description

一种锂离子电池蚀刻隔膜材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池隔膜材料领域，具体涉及一种锂离子电池蚀刻隔膜材料及其制备方法。
背景技术
自上世纪90年代锂离子电池实现产业化后，近十年已经进入飞速发展的时期。目前，锂离子电池已经被广泛运用在智能手机、笔记本电脑、新能源汽车等多个领域，随着新能源汽车产业的快速发展，市场对于新一代锂离子电池的能量密度、功率密度、安全性等方面都提出了更高要求。
隔膜作为锂离子电池的重要组成部分，不但可以使得电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，还具有能使电解质离子通过的功能。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。因此，提高隔膜材料各方面的性能已成为当务之急。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种锂离子电池蚀刻隔膜材料及其制备方法。
为此，一方面，本发明提供了一种锂离子电池蚀刻隔膜材料，其包括以下重量百分比的组分：
聚丙烯：25-55%；
橡胶：45-75%；
所述聚丙烯的平均摩尔质量为 300000-700000g/mol。
优选的，所述锂离子电池蚀刻隔膜材料为微孔隔膜材料，所述锂离子电池蚀刻隔膜材料的孔隙率为40%-63%；所述锂离子电池蚀刻隔膜材料的厚度为50-60μm。
优选的，所述橡胶包括天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶中的一种或几种的混合物。
优选的，所述天然橡胶的密度为0.97g/cm3，所述天然橡胶的平均摩尔质量为790000g/mol。
另一方面，本发明提供了一种锂离子电池蚀刻隔膜材料的制备方法，其包括以下步骤：
1） 根据权利要求1所述的配比分别称取聚丙烯和橡胶；
2） 将聚丙烯加热搅拌获得熔融物质A；
3） 向熔融物质A中加入橡胶，加热搅拌获得混合物B；
4） 将混合物在160-220℃下在液压机中压缩成型获得薄膜C；
5） 将薄膜C完全浸没在第一份甲苯中，24h后取出获得薄膜D；
6） 将薄膜D完全浸没在第二份甲苯中，24h后取出获得薄膜E；
7） 将薄膜E完全浸没在第三份甲苯中，24h后取出获得薄膜F；
8） 将薄膜F在烘箱中干燥处理。
优选的，步骤2）中，加热搅拌的时间为1-5min，加热搅拌的温度为180-200℃，搅拌转速为50-100rpm。
优选的，步骤3）中，加热搅拌的时间为5-20min，加热搅拌的温度为180-200℃，搅拌转速为 50-100rpm。
优选的，步骤8）中，干燥处理时间为4-12h，干燥处理温度为100-120℃。
优选的，所述薄膜C的厚度为68-78μm，密度为100-200kg/m2。
本发明提供的一种锂离子电池蚀刻隔膜材料及其制备方法，相较于现有技术，具有以下优点：隔膜材料具有优良的孔隙率和电化学性能，表现出较高的可逆容量、良好的循环稳定性和较优的安全性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种锂离子电池蚀刻隔膜材料的SEM谱图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了更好的理解本申请的技术方案，首先对本申请中出现的名词或缩写进行定义或解释：
聚丙烯：PP；
天然橡胶：NR；
丁苯橡胶：SBR；
丁腈橡胶：NBR。
LAND系统电化学测试：采用LiFePO4作为正极材料，石墨作为负极材料，组装成2032纽扣电池，电流密度设置为0.1C。
实施例一：
本实施例一提供的一种锂离子电池蚀刻隔膜材料的组分包括：聚丙烯：41%；天然橡胶：59%。
所述聚丙烯的平均摩尔质量为500000g/mol。
所述天然橡胶的密度为0.97g/cm3，所述天然橡胶的平均摩尔质量为 790000g/mol。
本实施例一提供的一种锂离子电池蚀刻隔膜材料的制备方法包括以下步骤：
1） 称取平均摩尔质量为500000g/mol的聚丙烯41g，称取密度为 0.97g/cm3、平均摩尔质量为790000g/mol的天然橡胶59g；
2） 将聚丙烯加热搅拌获得熔融物质A；
3） 向熔融物质A中加入橡胶，加热搅拌获得混合物B；
4） 将混合物在160-220℃下在液压机中压缩成型获得薄膜C；
5） 将薄膜C完全浸没在第一份甲苯中，24h后取出获得薄膜D；
6） 将薄膜D完全浸没在第二份甲苯中，24h后取出获得薄膜E；
7） 将薄膜E完全浸没在第三份甲苯中，24h后取出获得薄膜F；
8） 将薄膜F在烘箱中干燥处理。
步骤2）中，加热搅拌的时间为2min，加热搅拌的温度为180℃，搅拌转速为65rpm。
步骤3）中，加热搅拌的时间为10min，加热搅拌的温度为180℃，搅拌转速为65rpm。
步骤8）中，干燥处理时间为8h，干燥处理温度为110℃。
所述薄膜C为NR-PP膜，密度为150kg/m2。
参见图1，其示出了实施例一制备的一种锂离子电池蚀刻隔膜材料的SEM图。如图1所示，从微观上讲，锂离子电池蚀刻隔膜材料由纳米纤维排列而成，总体呈现微孔结构。
实施例二：
其他与上述实施例一相同，不同之处在于，实施例二提供的一种锂离子电池蚀刻隔膜材料的组分包括：聚丙烯：41%；丁苯橡胶：59%。
实施例三：
其他与上述实施例一相同，不同之处在于，实施例三提供的一种锂离子电池蚀刻隔膜材料的组分包括：聚丙烯：41%；丁腈橡胶：59%。
实施例四：
其他与上述实施例相同，不同之处在于，实施例四提供的一种锂离子电池蚀刻隔膜材料的组分包括：聚丙烯：25%；天然橡胶25%；丁苯橡胶：25%；丁腈橡胶：25%。
实施例五：
其他与上述实施例一相同，不同之处在于，实施例五提供的一种锂离子电池蚀刻隔膜材料的组分中，聚丙烯的平均摩尔质量为300000g/mol。
实施例六：
其他与上述实施例一相同，不同之处在于，实施例六提供的一种锂离子电池蚀刻隔膜材料的组分中，聚丙烯的平均摩尔质量为700000g/mol。
实施例七：
其他与上述实施例一相同，不同之处在于，实施例七提供的一种锂离子电池蚀刻隔膜材料的制备方法包括以下步骤：
1） 称取平均摩尔质量为500000g/mol的聚丙烯41g，称取密度为0.97g/cm3、平均摩尔质量为790000g/mol的天然橡胶59g；
2） 将聚丙烯加热搅拌获得熔融物质A；
3） 向熔融物质A中加入橡胶，加热搅拌获得混合物B；
4） 将混合物在160-220℃下在液压机中压缩成型获得薄膜C；
5） 将薄膜C完全浸没在第一份甲苯中，24h后取出获得薄膜D；
6） 将薄膜D完全浸没在第二份甲苯中，24h后取出获得薄膜E；
7） 将薄膜E完全浸没在第三份甲苯中，24h后取出获得薄膜F；
8） 将薄膜F在烘箱中干燥处理。
步骤2）中，加热搅拌的时间为1min，加热搅拌的温度为180℃，搅拌转速为50rpm。
步骤3）中，加热搅拌的时间为5min，加热搅拌的温度为180℃，搅拌转速为50rpm。
步骤8）中，干燥处理时间为4h，干燥处理温度为100℃。
实施例八：
其他与上述实施例一相同，不同之处在于，实施例八提供的一种锂离子电池蚀刻隔膜材料的制备方法包括以下步骤：
1） 称取平均摩尔质量为500000g/mol的聚丙烯41g，称取密度为0.97g/cm3、平均摩尔质量为790000g/mol的天然橡胶59g；
2） 将聚丙烯加热搅拌获得熔融物质A；
3） 向熔融物质A中加入橡胶，加热搅拌获得混合物B；
4） 将混合物在160-220℃下在液压机中压缩成型获得薄膜C；
5） 将薄膜C完全浸没在第一份甲苯中，24h后取出获得薄膜D；
6） 将薄膜D完全浸没在第二份甲苯中，24h后取出获得薄膜E；
7） 将薄膜E完全浸没在第三份甲苯中，24h后取出获得薄膜F；
8） 将薄膜F在烘箱中干燥处理。
步骤2）中，加热搅拌的时间为5min，加热搅拌的温度为200℃，搅拌转速为100rpm。
步骤3）中，加热搅拌的时间为20min，加热搅拌的温度为200℃，搅拌转速为100rpm。
步骤8）中，干燥处理时间为12h，干燥处理温度为120℃。
将实施例一至八合成的锂离子电池蚀刻隔膜材料进行物性表征测试和LAND系统电化学测试，性能如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
由上表可知，本实施例一到八制得的蚀刻隔膜材料在0.1C的电流密度下循环200圈以后，比容量最高依旧保持138mAh/g，其可逆容量高于Celgard隔膜，表现出优良的电化学性能。
因此，本实施例一至八所提供的一种锂离子电池蚀刻隔膜材料，相较于现有技术，具有以下优点：具有优良的孔隙率和电化学性能，表现出较高的可逆容量、良好的循环稳定性和较优的安全性能。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种锂离子电池蚀刻隔膜材料，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：聚丙烯：25-55％；
橡胶：45-75％；
所述聚丙烯的平均摩尔质量为300000-700000g/mol；
所述锂离子电池蚀刻隔膜材料的厚度为50-60μm；
所述锂离子电池蚀刻隔膜材料制备方法包括以下步骤：
1)根据配比分别称取聚丙烯和橡胶；
2)将聚丙烯加热搅拌获得熔融物质(A)；
3)向熔融物质(A)中加入橡胶，加热搅拌获得混合物(B)；
4)将混合物在160-220℃下在液压机中压缩成型获得薄膜(C)；
5)将薄膜(C)完全浸没在第一份甲苯中，24h后取出获得薄膜(D)；
6)将薄膜(D)完全浸没在第二份甲苯中，24h后取出获得薄膜(E)；
7)将薄膜(E)完全浸没在第三份甲苯中，24h后取出获得薄膜(F)；
8)将薄膜(F)在烘箱中干燥处理；
所述橡胶包括天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶中的一种或几种的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池蚀刻隔膜材料，其特征在于：所述锂离子电池蚀刻隔膜材料为微孔隔膜材料，所述锂离子电池蚀刻隔膜材料的孔隙率为40％-63％。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池蚀刻隔膜材料，其特征在于：所述天然橡胶的密度为0.97g/cm3，所述天然橡胶的平均摩尔质量为790000g/mol。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池蚀刻隔膜材料，其特征在于，所述步骤2)中，加热搅拌的时间为1-5min，加热搅拌的温度为180-200℃，搅拌转速为50-100rpm。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池蚀刻隔膜材料，其特征在于，所述步骤3)中，加热搅拌的时间为5-20min，加热搅拌的温度为180-200℃，搅拌转速为50-100rpm。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池蚀刻隔膜材料，其特征在于，所述步骤8)中，干燥处理时间为4-12h，干燥处理温度为100-120℃。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池蚀刻隔膜材料，其特征在于，所述薄膜(C)的厚度为68-78μm，密度为100-200kg/m2。
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