CN113270689B - 一种高安全电池隔膜及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高安全电池隔膜及制备方法，以聚醚砜和聚偏氟乙烯‑六氟丙烯为原料，采用静电纺丝法和后期辊压机压制处理制备，用于提升电池的安全性和能量密度。所述电池隔膜中聚醚砜所占质量分数为20~70%，聚偏氟乙烯‑六氟丙烯所占质量分数为80~30%。本发明的优点在于结合两种互补聚合物的优势，具体来说，聚醚砜耐热性好，聚偏氟乙烯‑六氟丙烯化学性质稳定。通过成熟的静电纺丝技术和后期压制处理，获得了超薄、表面无孔且纤维内部具有蜂窝状结构的电池隔膜。本发明制备的电池隔膜具有高安全性，表现为阻燃性和优异的机械强度，在240 oC恒温30分钟依旧保持尺寸稳定性。

Description

一种高安全电池隔膜及制备方法
技术领域
本发明涉及二次电池技术领域，具体涉及一种高安全电池隔膜及制备方法。
背景技术
随着新能源汽车、便携式电子设备和储能电网的日益增长，二次可充电电池受到了大家的广泛关注。其中，钠/锂电池具有循环寿命长、对环境友好等优点。但是因机械滥用、电滥用和热滥用造成的安全问题严重地阻碍了钠/锂电池商业化发展。隔膜是防止电池正负极直接接触的物理屏障，特别是在热失控条件下的电池对隔膜提出了更高的要求。目前，商业化聚丙烯和聚乙烯隔膜易于制备且具有很强的机械性能。但是它们的热稳定性较差，容易发生尺寸收缩造成电池短路。玻璃纤维隔膜具有优异的热稳定性而被广泛用于钠电池，但是其大孔径和脆性容易被枝晶穿透，而且其厚度高达几百微米无法满足柔性器件和微小型电子设备的需求，难以用作商业化的隔膜。因此，需要制备一种具有高安全性、厚度适宜的电池隔膜用于解决钠/锂电池的安全问题。
专利201910886256.X公开了一种聚偏氟乙烯-六氟丙烯/二氧化钛膜及其制备方法和应用，该方法将聚偏氟乙烯-六氟丙烯、羧基修饰的二氧化钛纳米纤维、邻苯二甲酸二丁酯和溶剂混合，通过相转移的方法制备了偏氟乙烯-六氟丙烯/二氧化钛膜，并应用在锂电池中。通过引入二氧化钛纳米纤维提高隔膜的耐热性，该隔膜在150 ℃不会发生收缩。实际上，该温度与商业化聚丙烯（135 ℃）、聚乙烯隔膜（165 ℃）相差无几，无法规避电池在运行过程中因热失控造成隔膜收缩或融化带来的风险。孙俊芬等人在《Poly(vinylidenefluoride)/polyethersulfone blend membranes: Effects of solvent sort,polyethersulfone and polyvinylpyrrolidone concentration on their propertiesand morphology》文章中使用聚醚砜和聚偏氟乙烯聚合物制备了混合膜用于纯水和牛血清蛋白的过滤。相比聚偏氟乙烯，聚偏氟乙烯-六氟丙烯增加的含氟量可降低聚合物的结晶度，通过非晶区的溶胀过程吸收电解液，增加离子电导率。因此，结合聚醚砜优异的耐热性和聚偏氟乙烯-六氟丙烯的优势而制备的隔膜将为电池体系带来新机遇。
发明内容
本发明提出了一种高安全电池隔膜及制备方法，结合聚醚砜耐热性好、具有阻燃性和聚偏氟乙烯-六氟丙烯高离子电导的优点，通过静电纺丝和压制处理制备出了具有表面无孔、超薄厚度且纤维具有蜂窝状结构的电池隔膜，应用于钠/锂电池体系时表现出优异的电化学性能和高温性能，并且可以明显抑制金属枝晶的生长。
实现本发明的技术方案是：
一种高安全电池隔膜，以聚醚砜和聚偏氟乙烯-六氟丙烯为原料，采用静电纺丝法和后期辊压机压制处理制备，用于提升电池的安全性和能量密度。
所述隔膜的厚度为5-70 μm，表面无明显微孔结构，纤维之间紧密排布，纤维内部含有丰富的蜂窝状结构。
所述电池隔膜中聚醚砜所占质量分数为20~70%，聚偏氟乙烯-六氟丙烯所占质量分数为80~30%。所述电池隔膜中聚醚砜的分子量为5万-20万，聚偏氟乙烯-六氟丙烯的分子量为30万-60万。
所述的高安全电池隔膜的制备方法，具体步骤如下：
（1）将聚醚砜和聚偏氟乙烯-六氟丙烯溶解于溶剂中，制成纺丝液；
（2）将步骤（1）纺丝液利用静电纺丝制备隔膜；
（3）将步骤（2）隔膜利用辊压机压制处理，获得不同厚度的隔膜。
所述步骤（1）中首先将聚偏氟乙烯-六氟丙烯溶解于溶剂中，完全溶解后加入聚醚砜，磁力搅拌后得到纺丝液。
所述溶剂为1-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或丙酮中的一种或几种，磁力搅拌时间为12h。
所述步骤（1）纺丝液浓度为25~35%，所述步骤（2）中纺丝液的体积为2~5 mL，未压制隔膜的初始厚度为50-100 μm。
制备的隔膜在室温钠金属/钠离子电池，高温钠金属/钠离子电池、室温锂金属/锂离子电池和高温锂金属/锂离子电池中的应用。
本发明的有益效果是：本发明的优点在于结合两种互补聚合物的优势，具体来说，聚醚砜耐热性好，聚偏氟乙烯-六氟丙烯化学性质稳定。通过成熟的静电纺丝技术和后期压制处理，获得了超薄、表面无孔且纤维内部具有蜂窝状结构的电池隔膜。本发明制备的电池隔膜具有高安全性，表现为阻燃性和优异的机械强度，在240 oC恒温30分钟依旧保持尺寸稳定性。电化学性能测试表明，使用该隔膜组装的电池能够有效抑制枝晶的生长。同时，对比商业化聚丙烯隔膜（25 μm）和常用玻璃纤维隔膜（200 μm）的厚度，超薄隔膜所组装各种钠/锂电池具有优异的电化学性能和显著提升的能量密度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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 实施例1制备的隔膜截面的扫描电子显微镜图。
图2 实施例1制备的隔膜平面的扫描电子显微镜图。
图3 实施例1制备的隔膜纤维截面的扫描电子显微镜图。
图4 实施例1制备的隔膜在240 oC恒温30分钟的数字图像。
图5 实施例1制备的隔膜和四种不同电解液的接触角。
图6 实施例1制备的隔膜组装的钠金属电池的常温电化学性能图。
图7 实施例2制备的隔膜组装的钠金属电池的常温电化学性能图。
图8 实施例4制备的隔膜组装的钠金属电池的常温电化学性能图。
图9 实施例6制备的隔膜组装的锂金属电池的常温电化学性能图。
图10 实施例7制备的隔膜组装的钠离子软包电池的数码照片。
图11 实施例9制备的隔膜组装的钠金属电池的高温电化学性能图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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付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。
实施例1
本实施例所用高安全电池隔膜的制备方法如下：
（1）将0.4951 g聚偏氟乙烯-六氟丙烯固体颗粒（分子量为40万）先溶解在3.5 gN,N-二甲基乙酰胺溶剂中，待聚偏氟乙烯-六氟丙烯完全溶解后加入1.153g聚醚砜粉末（分子量为12万）。磁力搅拌12 h后得到聚醚砜/聚偏氟乙烯-六氟丙烯纺丝液。将上述纺丝液转移至10 mL的注射器中，设置静电纺丝参数。参数为：平头针头内径为0.84 mm，电压为13.5kV，纺丝速度为0.8 mL h-1，针头至滚筒的距离为20 cm，铝箔作为接收器。采用酒精分离铝箔和无纺布，将获得的聚醚砜/聚偏氟乙烯-六氟丙烯隔膜放入60 oC烘箱中干燥6 h。其中用于纺丝的溶液体积为2.5 mL，初始隔膜的厚度为50 μm，聚醚砜的质量分数为70%。
（2）使用电动辊压机，调整轧辊间距，转速为15 r min-1，将隔膜放入两轧辊之间，经过辊压厚度压缩至8 μm，压制后的隔膜截面的形貌如图1，平面形貌如图2，纤维界面的形貌如图3。
Ⅰ、隔膜进行热稳定性能测试，在240 oC 恒温30分钟后，隔膜没有发生尺寸收缩（如图4）。
Ⅱ、对隔膜进行润湿性能测试，所用电解液为浓度1 mol L-1高氯酸钠/碳酸乙烯酯+碳酸丙烯酯+5 wt.%氟代碳酸乙烯酯、1 mol L-1的高氯酸钠/碳酸乙烯酯+碳酸二乙酯、1mol L-1的六氟磷酸锂/碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯+碳酸甲乙酯，经测试隔膜和电解液的接触角为0°（如图5）
Ⅲ、对隔膜进行力学性能测试，该隔膜的拉伸强度为72.7 MPa，杨氏模量为1211MPa。
（3）使用隔膜在充满氩气的手套箱中组装成2025型纽扣电池：磷酸钒钠为正极材料，1mol L-1的高氯酸钠/碳酸乙烯酯+碳酸丙烯酯+5 wt.%氟代碳酸乙烯酯为电解液，金属钠为负极材料。恒流充放电测试在新威测试系统上进行，电压范围为2.5-4.0 V，测试温度为25 oC，对应电流密度为0.2 C，充放电曲线如图6所示，（1 C= 117.6 mA g-1）。
实施例2
本实施例所用高安全电池隔膜的制备方法如下：
（1）将0.8470 g聚偏氟乙烯-六氟丙烯固体颗粒（分子量为40万）先溶解在6 g N,N-二甲基乙酰胺溶剂中，待聚偏氟乙烯-六氟丙烯完全溶解后加入1.976 g聚醚砜粉末（分子量为12万）。磁力搅拌12 h后得到聚醚砜/聚偏氟乙烯-六氟丙烯纺丝液。将上述纺丝液转移至10 mL的注射器中，设置静电纺丝参数。参数为：平头针头内径为0.84 mm，电压为13.5kV，纺丝速度为0.8 mL h-1，针头至滚筒的距离为20 cm，铝箔作为接收器。采用酒精分离铝箔和无纺布，将获得的隔膜放入60 oC烘箱中干燥6 h。其中用于纺丝的溶液体积为5 mL，初始隔膜的厚度为100 μm，聚醚砜的质量分数为70%。
（2）使用电动辊压机，调整轧辊间距，转速为15 r min-1，将隔膜放入两轧辊之间，经过辊压厚度压缩至20 μm。
（3）对隔膜进行力学性能测试，该隔膜的拉伸强度为37.8 MPa，杨氏模量为1023MPa。
（4）使用制备的隔膜在充满氩气的手套箱中组装成2025型纽扣电池：磷酸钒钠为正极材料，1mol L-1的高氯酸钠/碳酸乙烯酯+碳酸丙烯酯+5 wt.%氟代碳酸乙烯酯为电解液，金属钠为负极材料。恒流充放电测试在新威测试系统上进行，电压范围为2.5-4.0 V，测试温度为25 oC，不同倍率下的充放电曲线如图7，（1 C= 117.6 mA g-1）。
实施例3
本实施例所用高安全电池隔膜的制备方法如下：
（1）将1.2857 g聚偏氟乙烯-六氟丙烯固体颗粒（分子量为40万）先溶解在6 g N,N-二甲基乙酰胺溶剂中，待聚偏氟乙烯-六氟丙烯完全溶解后加入0.8571 g聚醚砜粉末（分子量为12万）。磁力搅拌12 h后得到聚醚砜/聚偏氟乙烯-六氟丙烯纺丝液。将上述纺丝液转移至10 mL的注射器中，设置静电纺丝参数。参数为：平头针头内径为0.72 mm，电压为14.5kV，纺丝速度为0.8 mL h-1，针头至滚筒的距离为20 cm，铝箔作为接收器。采用酒精分离铝箔和无纺布，将获得的隔膜放入60 oC烘箱中干燥6 h，聚醚砜的质量分数为40%。
（2）使用电动辊压机，调整轧辊间距，转速为15 r min-1，将隔膜放入两轧辊之间，经过辊压厚度压缩至10 μm。
（3）使用制备的隔膜在充满氩气的手套箱中组装成2025型纽扣电池：磷酸钒钠为正极材料，1mol L-1的高氯酸钠/碳酸乙烯酯+碳酸丙烯酯+5 wt.%氟代碳酸乙烯酯为电解液，金属钠为负极材料。恒流充放电测试在新威测试系统上进行，电压范围为2.5-4.0 V，测试温度为25 oC，（1 C= 117.6 mA g-1）。
实施例4
本实施例所用高安全电池隔膜的制备方法如下：
（1）将2.0 g聚偏氟乙烯-六氟丙烯固体颗粒（分子量为40万）先溶解在7.2 g N,N-二甲基乙酰胺溶剂中，待聚偏氟乙烯-六氟丙烯完全溶解后加入0.5 g聚醚砜粉末（分子量为12万）。磁力搅拌12 h后得到聚醚砜/聚偏氟乙烯-六氟丙烯纺丝液。将上述纺丝液转移至10 mL的注射器中，设置静电纺丝参数。参数为：平头针头内径为0.72 mm，电压为16 kV，纺丝速度为0.8 mL h-1，针头至滚筒的距离为20 cm，铝箔作为接收器。采用酒精分离铝箔和无纺布，将获得的隔膜放入60 oC烘箱中干燥6 h，聚醚砜的质量分数为20%。
（2）使用电动辊压机，调整轧辊间距，转速为15 r min-1，将隔膜放入两轧辊之间，经过辊压厚度压缩至20 μm。
（3）使用隔膜在充满氩气的手套箱中组装成2025型纽扣钠电池：磷酸钒钠为正极材料，1mol L-1的高氯酸钠/碳酸乙烯酯+碳酸丙烯酯+5 wt.%氟代碳酸乙烯酯为电解液，金属钠为负极材料。恒流充放电测试在新威测试系统上进行，电压范围为2.5-4.0 V，测试温度为25 oC，电流密度为0.1C，充放电曲线如图8，（1 C= 117.6 mA g-1）。
实施例5
本实施例所用高安全电池隔膜的制备方法如下：
（1）将0.4951 g聚偏氟乙烯-六氟丙烯固体颗粒（分子量为40万）先溶解在3.5 gN,N-二甲基乙酰胺溶剂中，待聚偏氟乙烯-六氟丙烯完全溶解后加入1.153g聚醚砜粉末（分子量为12万）。磁力搅拌12 h后得到聚醚砜/聚偏氟乙烯-六氟丙烯纺丝液。将上述纺丝液转移至10 mL的注射器中，设置静电纺丝参数。参数为：平头针头内径为0.84 mm，电压为13.5kV，纺丝速度为0.8 mL h-1，针头至滚筒的距离为20 cm，铝箔作为接收器。采用酒精分离铝箔和无纺布，将获得的隔膜放入60 oC烘箱中干燥6 h。其中用于纺丝的溶液体积为2.5 mL，初始隔膜的厚度为50 μm，聚醚砜的质量分数为70%。
（2）使用电动辊压机，调整轧辊间距，转速为15 r min-1，将隔膜放入两轧辊之间，经过辊压厚度压缩至8 μm。
（3）使用隔膜在充满氩气的手套箱中组装成2025型纽扣钠电池：硫化亚铁为负极材料，1mol L-1的高氯酸钠/碳酸乙烯酯+碳酸丙烯酯+5 wt.%氟代碳酸乙烯酯为电解液，金属钠为正极材料。恒流充放电测试在新威测试系统上进行，电压范围为0.01-2.5 V，测试温度为25 oC，（1 C= 1000 mA g-1）。
实施例6
本实施例所用高安全电池隔膜的制备方法如下：
（1）将0.4951 g聚偏氟乙烯-六氟丙烯固体颗粒（分子量为40万）先溶解在3.5 gN,N-二甲基乙酰胺溶剂中，待聚偏氟乙烯-六氟丙烯完全溶解后加入1.153g聚醚砜粉末（分子量为12万）。磁力搅拌12 h后得到聚醚砜/聚偏氟乙烯-六氟丙烯纺丝液。将上述纺丝液转移至10 mL的注射器中，设置静电纺丝参数。参数为：平头针头内径为0.84 mm，电压为13.5kV，纺丝速度为0.8 mL h-1，针头至滚筒的距离为20 cm，铝箔作为接收器。采用酒精分离铝箔和无纺布，将获得的隔膜放入60 oC烘箱中干燥6 h。其中用于纺丝的溶液体积为2.5 mL，初始隔膜的厚度为50 μm，聚醚砜的质量分数为70%。
（2）使用电动辊压机，调整轧辊间距，转速为15 r min-1，将隔膜放入两轧辊之间，经过辊压厚度压缩至8 μm。
（3）使用隔膜在充满氩气的手套箱中组装成2025型纽扣锂电池：磷酸铁锂为正极材料，1mol L-1的六氟磷酸锂/碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯为电解液，金属锂为负极材料。恒流充放电测试在新威测试系统上进行，电压范围为2.5-4.2 V，测试温度为25 oC，对应电流密度为1 C，充放电曲线如图9，（1 C= 170mA g-1）。
实施例7
本实施例所用高安全电池隔膜的制备方法如下：
（1）将0.4951 g聚偏氟乙烯-六氟丙烯固体颗粒（分子量为40万）先溶解在3.5 gN,N-二甲基乙酰胺溶剂中，待聚偏氟乙烯-六氟丙烯完全溶解后加入1.153g聚醚砜粉末（分子量为12万）。磁力搅拌12 h后得到聚醚砜/聚偏氟乙烯-六氟丙烯纺丝液。将上述纺丝液转移至10 mL的注射器中，设置静电纺丝参数。参数为：平头针头内径为0.84 mm，电压为13.5kV，纺丝速度为0.8 mL h-1，针头至滚筒的距离为20 cm，铝箔作为接收器。采用酒精分离铝箔和无纺布，将获得的隔膜放入60 oC烘箱中干燥6 h。其中用于纺丝的溶液体积为2.5 mL，初始隔膜的厚度为50 μm，聚醚砜的质量分数为70%。
（2）使用电动辊压机，调整轧辊间距，转速为15 r min-1，将隔膜放入两轧辊之间，经过辊压厚度压缩至8 μm。
（3）使用隔膜在充满氩气的手套箱中组装成软包钠离子电池（如图10）：磷酸钒钠为正极材料，1mol L-1的高氯酸钠/碳酸乙烯酯+碳酸丙烯酯+5 wt.%氟代碳酸乙烯酯为电解液，硫化亚铁为负极材料。恒流充放电测试在新威测试系统上进行，电压范围为1.0-3.0 V，测试温度为25 oC，对应电流密度为0.2 C，（1 C= 117.6 mA g-1）。
实施例8
本实施例所用高安全电池隔膜的制备方法如下：
（1）将0.4951 g聚偏氟乙烯-六氟丙烯固体颗粒（分子量为40万）先溶解在3.5 gN,N-二甲基乙酰胺溶剂中，待聚偏氟乙烯-六氟丙烯完全溶解后加入1.153g聚醚砜粉末（分子量为12万）。磁力搅拌12 h后得到聚醚砜/聚偏氟乙烯-六氟丙烯纺丝液。将上述纺丝液转移至10 mL的注射器中，设置静电纺丝参数。参数为：平头针头内径为0.84 mm，电压为13.5kV，纺丝速度为0.8 mL h-1，针头至滚筒的距离为20 cm，铝箔作为接收器。采用酒精分离铝箔和无纺布，将获得的隔膜放入60 oC烘箱中干燥6 h。其中用于纺丝的溶液体积为2.5 mL，初始隔膜的厚度为50 μm，聚醚砜的质量分数为70%。
（2）使用电动辊压机，调整轧辊间距，转速为15 r min-1，将隔膜放入两轧辊之间，经过辊压厚度压缩至8 μm。
（3）使用制备的隔膜在充满氩气的手套箱中组装成软包钠离子电池：氟磷酸钒钠为正极材料，1mol L-1的高氯酸钠/碳酸乙烯酯+碳酸丙烯酯+5 wt.%氟代碳酸乙烯酯为电解液，硬碳为负极材料。恒流充放电测试在新威测试系统上进行，电压范围为2.0-4.2 V，测试温度为25 oC，对应电流密度为0.2 C，（1 C= 128 mA g-1）。
实施例9
本实施例的所用高安全电池隔膜的制备方法如下：
（1）将0.4951 g聚偏氟乙烯-六氟丙烯固体颗粒（分子量为40万）先溶解在3.5 gN,N-二甲基乙酰胺溶剂中，待聚偏氟乙烯-六氟丙烯完全溶解后加入1.153g聚醚砜粉末（分子量为12万）。磁力搅拌12 h后得到聚醚砜/聚偏氟乙烯-六氟丙烯纺丝液。将上述纺丝液转移至10 mL的注射器中，设置静电纺丝参数。参数为：平头针头内径为0.84 mm，电压为13.5kV，纺丝速度为0.8 mL h-1，针头至滚筒的距离为20 cm，铝箔作为接收器。采用酒精分离铝箔和无纺布，将获得的聚醚砜/聚偏氟乙烯-六氟丙烯隔膜放入60 oC烘箱中干燥6 h。其中用于纺丝的溶液体积为2.5 mL，初始隔膜的厚度为50 μm，聚醚砜的质量分数为70%。
（2）使用电动辊压机，调整轧辊间距，转速为15 r min-1，将隔膜放入两轧辊之间，经过辊压厚度压缩至8 μm。
（3）使用制备的隔膜在充满氩气的手套箱中组装成软包钠离子电池：磷酸钒钠为正极材料，1mol L-1的高氯酸钠/碳酸乙烯酯+碳酸丙烯酯+5 wt.%氟代碳酸乙烯酯为电解液，钠为负极材料。恒流充放电测试在新威测试系统上进行，电压范围为2.5-4.0 V，测试温度为60 oC，对应电流密度为1 C，第一周的充放电曲线如图11所示，（1 C= 117.6 mA g-1）。
实施例10
本实施例的所用高安全电池隔膜的制备方法如下：
（1）将0.4951 g聚偏氟乙烯-六氟丙烯固体颗粒（分子量为40万）先溶解在3.5 gN,N-二甲基乙酰胺溶剂中，待聚偏氟乙烯-六氟丙烯完全溶解后加入1.153g聚醚砜粉末（分子量为12万）。磁力搅拌12 h后得到聚醚砜/聚偏氟乙烯-六氟丙烯纺丝液。将上述纺丝液转移至10 m的注射器中，设置静电纺丝参数。参数为：平头针头内径为0.84 mm，电压为13.5kV，纺丝速度为0.8 mL h-1，针头至滚筒的距离为20 cm，铝箔作为接收器。采用酒精分离铝箔和无纺布，将获得的聚醚砜/聚偏氟乙烯-六氟丙烯隔膜放入60 oC烘箱中干燥6 h。其中用于纺丝的溶液体积为2.5 mL，初始隔膜的厚度为50 μm，聚醚砜的质量分数为70%。
（2）使用电动辊压机，调整轧辊间距，转速为15 r min-1，将隔膜放入两轧辊之间，经过辊压厚度压缩至8 μm。
（3）使用电池隔膜在充满氩气的手套箱中组装成软包锂离子电池：磷酸铁锂为正极材料，1mol L-1的六氟磷酸锂/碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯为电解液，钛酸锂为负极材料。恒流充放电测试在新威测试系统上进行，电压范围为1.0-2.4 V，测试温度为25 oC，对应电流密度为0.2 C，（1 C= 170 mA g-1）。
实施例11
本实施例的所用高安全电池隔膜的制备方法如下：
（1）将0.9692 g聚偏氟乙烯-六氟丙烯固体颗粒（分子量为30万）先溶解在6 g N,N-二甲基乙酰胺溶剂中，待聚偏氟乙烯-六氟丙烯完全溶解后加入2.2615 g聚醚砜粉末（分子量为8万）。磁力搅拌12 h后得到聚醚砜/聚偏氟乙烯-六氟丙烯纺丝液。将上述纺丝液转移至10 m的注射器中，设置静电纺丝参数。参数为：平头针头内径为0.84 mm，电压为13.5kV，纺丝速度为0.8 mL h-1，针头至滚筒的距离为20 cm，铝箔作为接收器。采用酒精分离铝箔和无纺布，将获得的聚醚砜/聚偏氟乙烯-六氟丙烯隔膜放入60 oC烘箱中干燥6 h。其中用于纺丝的溶液体积为2.5 mL，初始隔膜的厚度为100 μm，聚醚砜的质量分数为70%。
（2）使用电动辊压机，调整轧辊间距，转速为15 r min-1，将隔膜放入两轧辊之间，经过辊压厚度压缩至20 μm。
（3）使用隔膜在充满氩气的手套箱中组装成2025型纽扣钠电池：氟磷酸钒钠为正极材料，1mol L-1的高氯酸钠/碳酸乙烯酯+碳酸丙烯酯+5 wt.%氟代碳酸乙烯酯为电解液，金属钠为负极材料。恒流充放电测试在新威测试系统上进行，电压范围为2.5-4.2 V，测试温度为25 oC，电流密度为2C（1 C= 128 mA g-1）。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种高安全电池隔膜，其特征在于：以聚醚砜和聚偏氟乙烯-六氟丙烯为原料，采用静电纺丝法和后期辊压机压制处理制备；
所述隔膜的厚度为5-70 μm，表面无明显微孔结构，纤维之间紧密排布，纤维内部含有丰富的蜂窝状结构；隔膜在240 oC时恒温30分钟依旧保持尺寸稳定；
所述隔膜中聚醚砜所占质量分数为20~70%，聚偏氟乙烯-六氟丙烯所占质量分数为80~30%；所述聚醚砜的分子量为5万-20万，聚偏氟乙烯-六氟丙烯的分子量为30万-60万；
其制备方法如下：
（1）首先将聚偏氟乙烯-六氟丙烯溶解于溶剂中，完全溶解后加入聚醚砜，磁力搅拌后得到纺丝液；所述溶剂为1-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或丙酮中的一种或几种，磁力搅拌时间为12h；纺丝液的浓度为25~35%，纺丝液的体积为2~5 mL，隔膜初始厚度为50-100 μm；
（2）将步骤（1）纺丝液利用静电纺丝制备隔膜；静电纺丝参数为： 平头针头内径为0.84mm，电压为13.5 kV，纺丝速度为0.8 mL h-1，针头至滚筒的距离为20 cm，铝箔作为接收器；或平头针头内径为0.72 mm，电压为14.5 kV，纺丝速度为0.8 mL h-1，针头至滚筒的距离为20 cm，铝箔作为接收器；或平头针头内径为0.72 mm，电压为16 kV，纺丝速度为0.8 mL h-1，针头至滚筒的距离为20 cm，铝箔作为接收器；
（3）将步骤（2）隔膜利用辊压机压制处理，获得不同厚度的隔膜。
2.权利要求1制备方法制备的隔膜在室温钠金属/钠离子电池，高温钠金属/钠离子电池、室温锂金属/锂离子电池和高温锂金属/锂离子电池中的应用。
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