CN114024096A - 一种电池隔膜的制备方法及电池隔膜 - Google Patents
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Abstract
一种电池隔膜的制备方法及电池隔膜，包括以下步骤：将耐高温聚合物加入到溶剂C中，搅拌，得到均匀分散的浆料A，将高柔性聚合物加入到一定量的溶剂D中，搅拌，得到均匀分散的浆料B；以浆料A与浆料B为原料，进行同轴静电纺丝，在导电或不导电的光滑基底上得到厚度均匀，具有核壳结构纳米纤维的膜，其中耐高温聚合物为壳，柔性聚合物为核；将得到的膜进行碱化处理，清洗，干燥，热交联得到电池隔膜，该方法隔膜机械强度与热稳定性，避免正负极接触电池短路；本发明制备的隔膜制备成本，适合大批量生产和实施；由于该方法制备的电池隔膜的柔韧性增加，电池隔膜的装配性较好；由于隔膜其厚度可控，有利于减少电池中非活性物质的占比，提高电池能量密度。
Description
技术领域
本发明属于能源储存领域，特别涉及一种薄且耐高温的电池隔膜的制备方法，具体通过静电纺丝技术制备具有核壳结构的纳米纤维复合隔膜。
背景技术
锂电池已经广泛应用于各领域，包括能源存储，手机，电脑，电动车等。随着电池在多场景下的应用推广，对其安全性、能量密度与充放电时间也提出了更高的要求。目前的商用电池受其材料本身的限制，能量密度提升缓慢，安全问题突出。发展高性能的隔膜是开发高比能，高安全的快充电池的重要解决方案。
电池隔膜作为电池重要的组成部分，有巨大的市场需求。隔膜的主要有两大功能：(1)保证电池正负极不接触，避免电池短路；(2)储备电解液提供离子输运的通路。目前商用PP/PE隔膜有如下缺点：热稳定性差，在150℃左右会收缩熔化，导致正负极接触电池短路；电解液浸润性差，界面阻抗高，限制电池的高功率性能；隔膜较厚，导致隔膜，电解液等非活性物质占比高，电池能量密度难以提升。
为保证隔膜的高温稳定性与界面稳定性主要的方法有以下几种：(1)在PP/PE的基膜上做耐高温涂层：公开号为CN108550766A的专利在PP/PE基膜上涂布一层无机陶瓷与耐高温聚合物的混合涂层，之后再涂布一层干燥微球。隔膜的破膜温度为280℃，热关断温度为110℃左右，该方法在基膜的厚度上增加6μm厚的涂层，工艺复杂。公开号为CN109742290A的专利直接将二氧化钛与二氧化硅混合颗粒直接涂布在PP隔膜上，隔膜在200℃融化。在PP/PE基膜上进行涂布始终无法避开PP或PE在150℃上下隔膜的熔化，限制隔膜高温稳定性进一步提高。(2)在PP/PE基膜两面做耐高温层的粘合：公开号为CN111916621A的专利公开了在PP隔膜两侧分别涂布粘合剂，再通过静电纺丝的技术制备耐高温聚合物隔膜，在耐高温聚合物表面涂布粘合剂，最后在基膜两侧贴合上耐高温聚合物隔膜，得到复合三层耐高温薄膜，机械性能与热稳定性优异，但工艺复杂，生产成本较高。(3)直接用耐高温聚合物材料制备隔膜：公开号为CN108258172A的专利用二氧化钛与强碱溶液混合在反应釜中搅拌反应1-6天，搅拌，抽滤得到高温稳定的钛酸盐一维纳米线隔膜，但制备过程耗时耗力。公开号为CN112038543A的专利公开了一种制备耐高温有机无机杂化复合材料电池隔膜的方法。通过将二价金属盐水溶液溶于2,5-二氨基-1,4-苯二噻吩二盐酸盐有机溶液，然后涂布得到隔膜，但最终的隔膜性能没有在专利中展示。公开号为CN107565081A的专利公开了一种将羟基磷灰石超长纳米线与无机材料、有机纤维混合抽滤得到的一种耐高温隔膜，然而抽滤效率较低，为保证隔膜的机械强度，隔膜厚度须保持在30μm以上。公开号为CN101974828公开了一种以二元酐和二元胺前驱体溶液静电纺丝制备耐高温聚酰亚胺电池隔膜的方法。隔膜热稳定性能优异，厚度可控，但聚酰亚胺前驱体原料成本高，隔膜柔性差。
本发明利用静电纺丝技术制备以耐高温聚合物为壳，柔性聚合物为核的核壳结构纳米纤维电池隔膜。在保证隔膜机械强度与热稳定性的同时减少了聚酰亚胺的用量，降低了隔膜成本，同时柔性的核结构聚合物增加了电池隔膜的柔韧性，增加电池隔膜的装配性。此外隔膜的厚度可控，有利于减少电池中非活性物质的占比。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电池隔膜的制备方法。利用静电纺丝技术制备以耐高温聚合物为壳，柔性聚合物为核的核壳结构纳米纤维电池隔膜。在保证隔膜机械强度与热稳定性的同时减少了聚酰亚胺的用量，降低了隔膜成本；同时柔性的核结构聚合物增加了电池隔膜的柔韧性，增加电池隔膜的装配性。此外隔膜的厚度可控，有利于减少电池中非活性物质的占比。
为了达到上述技术效果，本发明提供了如下技术方案：
一种电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将耐高温聚合物加入到溶剂C中，搅拌，得到均匀分散的浆料A；将高柔性聚合物加入到一定量的溶剂D中，搅拌，得到均匀分散的浆料B。
步骤2：以浆料A与浆料B为原料，进行同轴静电纺丝，在导电或不导电的光滑基底上得到厚度均匀，具有核壳结构纳米纤维的膜，其中耐高温聚合物为壳，柔性聚合物为核。
步骤3：将得到的膜进行碱化处理，清洗，干燥，热交联得到电池隔膜。
所述同轴静电纺丝所设置的电流强度为0.8-1KV/cm。
所述的浆料A的出料速度为1-4μL/min，浆料B的出料速度3-4μL/min。
所述耐高温聚合物为聚酰亚胺、聚芳醚酮、聚对二甲苯中的一种。
所述溶剂C能够部分溶解耐高温聚合物，为二甲基甲酰胺、二氯甲烷、甲苯中的一种。
所述高柔性聚合物为聚对苯二甲酸乙二酯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚乙烯醇缩丁醛酯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种。
所述的溶剂D为能够部分溶解柔性聚合物，具体为水、乙醇、二甲基甲酰胺、N-N-二甲基吡咯烷酮、丙酮中的一种。
所述的聚酰亚胺的原料包括联苯二胺、对苯二胺、二苯醚二胺。
所述浆料A的固含量20％-40％，所述浆料B的固含量60％-80％。
步骤三中所述碱化处理可以是氨水、氢氧化钠等碱性溶液浸泡，所述的浸泡时间为5-500min。
所述热交联温度为100-300℃，所述的热交联处理时间为10-360min。
所述的电池隔膜为本发明任一方法制备的电池隔膜，纳米纤维的直径为180-251nm，电池隔膜的孔隙率为30％–90％。
所述的电池隔膜的厚度为5-25μm。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、利用静电纺丝技术制备以耐高温聚合物为壳，柔性聚合物为核的核壳结构纳米纤维电池隔膜。保证隔膜机械强度与热稳定性，避免正负极接触电池短路带来的风险。
2、本发明方案减少了聚酰亚胺的用量，简化了隔膜制备工艺路线，降低了隔膜制备成本，适合大批量生产和实施，实用性非常强。
3、柔性的核结构聚合物增加了电池隔膜的柔韧性，增加电池隔膜的装配性；
4、本发明内容制备的隔膜其厚度可控，有利于减少电池中非活性物质的占比，提高电池能量密度。
附图说明
图1本发明隔膜结构示意图
图2单根纳米纤维结构示意图。
图3 PI-PVDF隔膜表面SEM图，PI为聚酰亚胺，PVDF为聚偏二氟乙烯。
图4 PI-PVDF单根纳米纤维的核壳结构SEM图。
其中，附图中的附图标记所对应的名称为：
2-为单根纳米纤维的聚酰亚胺壳，3-为单根纳米纤维的柔性聚合物核。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
步骤1：将联苯二胺、对苯二胺、二苯醚二胺按摩尔比1：0.5：0.5混合在二甲基甲酰胺溶液中，搅拌反应8h，得到聚酰胺酸固含量为20％的二甲基甲酰胺溶液，即浆料A。将聚偏二氟乙烯加入到适量的二甲基甲酰胺溶液中，固含量为20％，常温搅拌4h，得到溶液，即浆料B；
步骤2：加入5mL浆料A到注射器1中，加入5mL浆料B到注射器2中，注射器1以2μL/min的出料速度推进，注射器2以3μL/min的出料速度推进，电场强度1KV/cm，浆料A含量为40％，浆料B含量为60％；
步骤3：喷丝完毕将隔膜从收集器上揭下，在4％的氨水在浸泡60s，去离子水清洗，烘箱中80℃干燥2h，220℃热处理1h得到电池隔膜。
其电池PI-PVDF隔膜的SEM图为图3，PI-PVDF单根纳米纤维的核壳结构SEM图为图4。其所得的隔膜参数见表2。电池隔膜的孔隙率为65％。
实施例2
步骤1：将聚芳醚酮混合在二甲基甲酰胺溶液中，搅拌反应8h，得到聚芳醚酮固含量为20％的二甲基甲酰胺溶液，即浆料A。将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(合理)加入到适量的丙酮溶液中，固含量为20％，常温搅拌4h，得到浆料B；
步骤2：加入5mL浆料A到注射器1中，加入5mL浆料B到注射器2中，注射器1以1μL/min的出料速度推进，注射器2以4μL/min的出料速度推进，电场强度0.9KV/cm，浆料A含量为20％，浆料B含量为80％；
步骤3：喷丝完毕将隔膜从收集器上揭下，在4％的氨水在浸泡60min，去离子水清洗，烘箱中80℃干燥2h，220℃热交联处理1h得到电池隔膜。
其所得的隔膜参数见表2，电池隔膜的孔隙率为90％。
实施例3
步骤1：将聚对二甲苯甲基甲酰胺加入到二氯甲烷中，搅拌反应8h，得到聚对二甲苯甲基甲酰胺固含量为20％的二氯甲烷溶液，即浆料A。将聚四氟乙烯加入到适量的二甲基甲酰胺溶液中，固含量为20％，常温搅拌4h，得到浆料B；步骤2：加入5mL浆料A到注射器1中，加入5mL浆料B到注射器2中，注射器1以1.5μL/min的出料速度推进，注射器2以3μL/min的出料速度推进，电场强度0.8KV/cm，浆料A含量为34％，浆料B含量为66％；
步骤3：喷丝完毕将隔膜从收集器上揭下，在4％的氨水在浸泡60s，去离子水清洗，烘箱中80℃干燥2h，220℃热处理1h得到电池隔膜，电池隔膜的孔隙率为80％。
其所得的隔膜参数见表2。
实施例4
步骤1：将联苯二胺、对苯二胺、二苯醚二胺按摩尔比1：0.5：0.5混合在甲苯溶液中，搅拌反应8h，得到聚酰胺酸固含量为20％的甲苯溶液，即浆料A。将聚偏二氟乙烯加入到适量的二甲基甲酰胺溶液中，固含量为20％，常温搅拌4h，得到浆料B；
步骤2：加入5mL浆料A到注射器1中，加入5mL浆料B到注射器2中，注射器1以1μL/min的出料速度推进，注射器2以4μL/min的出料速度推进，电场强度0.8KV/cm，浆料A含量为20％，浆料B含量为80％；
步骤3：喷丝完毕将隔膜从收集器上揭下，在4％的氨水在浸泡60s，去离子水清洗，烘箱中80℃干燥2h，220℃热处理1h得到电池隔膜。
其所得的隔膜参数见表2，电池隔膜的孔隙率为50％。
实施例5
步骤1：将联苯二胺、对苯二胺、二苯醚二胺按摩尔比1：0.5：0.5混合在二甲基甲酰胺溶液中，搅拌反应8h，得到聚酰胺酸固含量为20％的二甲基甲酰胺溶液，即浆料A。将聚对苯二甲酸乙二酯加入到适量的二甲基甲酰胺溶液中，固含量为20％，常温搅拌4h，得到溶液，即浆料B；
步骤2：加入5mL浆料A到注射器1中，加入5mL浆料B到注射器2中，注射器1以2μL/min的出料速度推进，注射器2以3μL/min的出料速度推进，电场强度1KV/cm，浆料A含量为40％，浆料B含量为60％；
步骤3：喷丝完毕将隔膜从收集器上揭下，在4％的氨水在浸泡60s，去离子水清洗，烘箱中80℃干燥2h，220℃热处理1h得到电池隔膜。
其所得的隔膜参数见表2，电池隔膜的孔隙率为90％
实施例6
步骤1：将联苯二胺、对苯二胺、二苯醚二胺按摩尔比1：0.5：0.5混合在二甲基甲酰胺溶液中，搅拌反应8h，得到聚酰胺酸固含量为20％的二甲基甲酰胺溶液，即浆料A。将聚乙烯醇缩丁醛脂加入到适量的N-N-二甲基吡咯烷酮溶液中，固含量为20％，常温搅拌4h，得到浆料B；
步骤2：加入5mL浆料A到注射器1中，加入5mL浆料B到注射器2中，注射器1以2μL/min的出料速度推进，注射器2以3μL/min的出料速度推进，电场强度0.8KV/cm，浆料A含量为40％，浆料B含量为60％；
步骤3：喷丝完毕将隔膜从收集器上揭下，在4％的氨水在浸泡60s，去离子水清洗，烘箱中80℃干燥2h，220℃热处理1h得到电池隔膜。
其所得的隔膜参数见表2，电池隔膜的孔隙率为30％
实施例7
步骤1：将聚乙烯醇(合理)加入到适量的乙醇(合理)溶液中，固含量为20％，常温搅拌4h，得到浆料B；
步骤2：加入5mL溶液B到注射器2中，注射器2以4μL/min的出料速度推进，电场强度0.8KV/cm，浆料A含量为0％，浆料B含量为100％；
步骤3：喷丝完毕将隔膜从收集器上揭下，在4％的氨水在浸泡60s，去离子水清洗，烘箱中80℃干燥6h得到电池隔膜。
其所得的隔膜参数见表2。电池隔膜的孔隙率为36％
实施例8
步骤1：将联苯二胺、对苯二胺、二苯醚二胺按摩尔比1：0.5：0.5混合在二甲基甲酰胺溶液中，搅拌反应8h，得到聚酰胺酸固含量为20％的二甲基甲酰胺溶液，即浆料A。
步骤2：加入5mL溶液1到注射器1中，注射器1以4μL/min的出料速度推进，电场强度0.8KV/cm，浆料A含量为100％，浆料B含量为0％；
步骤3：喷丝完毕将隔膜从收集器上揭下，在4％的氨水在浸泡60s，去离子水清洗，烘箱中80℃干燥6h得到电池隔膜。
其所得的隔膜参数见表2，电池隔膜的孔隙率为42％
表1详细列举了以上实施例中不同制备条件参数
表2为以上实施例所制备的隔膜的性能对比
表1本发明实施例隔膜的制备条件参数
表2实施例所制备的隔膜的性能对比
通过以上实施例实验数据对比说明，通过本发明的制作的隔膜，相比现有的隔膜具有更加优异的热稳定性，同时兼顾良好的柔韧性和机械强度。
以上所述仅为本发明的最佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改，等同替换、改进等，均应包含在本发明范围之内。
Claims (11)
1.一种电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将耐高温聚合物加入到溶剂C中，搅拌，得到均匀分散的浆料A；将高柔性聚合物加入到一定量的溶剂D中，搅拌，得到均匀分散的浆料B。
步骤2：以浆料A与浆料B为原料，进行同轴静电纺丝，在导电或不导电的光滑基底上得到厚度均匀，具有核壳结构纳米纤维的膜，其中耐高温聚合物为壳，柔性聚合物为核。
步骤3：将得到的膜进行碱化处理，清洗，干燥，热交联得到电池隔膜。
2.根据权利要求1所述的一种电池隔膜的制备方法，其特征在于：所述同轴静电纺丝所设置的电流强度为0.8-1KV/cm。
3.根据权利要求1所述的一种电池隔膜的制备方法，其特征在于：所述的浆料A的出料速度为1-4μL/min，浆料B的出料速度3-4μL/min。
4.根据权利要求1所述的一种电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述耐高温聚合物为聚酰亚胺、聚芳醚酮、聚对二甲苯中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述溶剂C能够部分溶解耐高温聚合物，为二甲基甲酰胺、二氯甲烷、甲苯中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种电池隔膜的制备方法，其特征在于：所述高柔性聚合物为聚对苯二甲酸乙二酯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚乙烯醇缩丁醛酯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种电池隔膜的制备方法，其特征在于：所述的溶剂D为能够部分溶解柔性聚合物，具体为水、乙醇、二甲基甲酰胺、N-N-二甲基吡咯烷酮、丙酮中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种电池隔膜的制备方法，其特征在于：制备所述的聚酰亚胺的原料包括联苯二胺、对苯二胺、二苯醚二胺。
9.根据权利要求1所述的一种电池隔膜的制备方法，其特征在于：所述浆料A的固含量20％-40％，所述浆料B的固含量60％-80％。
10.一种电池隔膜，其特征在于：所述的电池隔膜为权利要求1-9所述的任一方法制备的电池隔膜，纳米纤维的直径为180-251nm，电池隔膜的孔隙率为30％–90％。
11.根据权利要求10所述的一种电池隔膜，其特征在于：所述的电池隔膜的厚度为5-25μm。
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Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103474600A (zh) * | 2013-07-20 | 2013-12-25 | 北京化工大学 | 具有交联结构的聚酰亚胺纳米纤维膜的制备方法在锂电池隔膜中的应用 |
| KR20140037660A (ko) * | 2012-09-19 | 2014-03-27 | 주식회사 엘지화학 | 금속 이온을 흡착하기 위한 다공성 코팅층을 포함하는 이차전지용 분리막, 이를 포함하는 이차전지, 및 상기 분리막의 제조방법 |
| CN104852006A (zh) * | 2015-04-13 | 2015-08-19 | 江苏华东锂电技术研究院有限公司 | 复合隔膜及其制备方法,以及锂离子电池 |
| CN106192369A (zh) * | 2016-08-22 | 2016-12-07 | 王利萍 | 一种无纺布基pvdf膜的制备方法 |
| CN106450101A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-02-22 | 大连理工大学 | 一种用同轴静电纺丝制备新型锂电池隔膜的方法 |
| KR20170025159A (ko) * | 2015-08-27 | 2017-03-08 | 주식회사 엘지화학 | 엠보싱 층을 구비한 세퍼레이터 및 이를 포함하는 리튬이차전지 |
| KR20170032722A (ko) * | 2015-09-15 | 2017-03-23 | 주식회사 엘지화학 | 안전성이 향상된 세퍼레이터 및 이를 포함하는 각형 이차전지 |
| CN106784539A (zh) * | 2017-01-24 | 2017-05-31 | 厦门大学 | 一种无纺布陶瓷隔膜及其制备方法和应用 |
| CN107394088A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-11-24 | 华南理工大学 | 一种高性能锂离子电池隔膜及其制备方法 |
| KR20180063649A (ko) * | 2016-12-02 | 2018-06-12 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지용 세퍼레이터 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
| CN108281594A (zh) * | 2018-01-05 | 2018-07-13 | 天津市协和医药科技集团有限公司 | 一种锂电池用聚乙烯核孔隔膜及制备方法 |
| CN109273646A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-01-25 | 青岛大学 | 一种制备聚碳酸酯包覆的锂离子电池隔膜的方法 |
| CN110854343A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-02-28 | 浙江理工大学 | 一种皮芯结构纤维素改性纳米纤维锂电池隔膜的制备方法 |
| CN110983629A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-04-10 | 哈尔滨理工大学 | 一种力学性能优良的电纺纤维隔膜的制备方法 |
| CN114481448A (zh) * | 2020-10-23 | 2022-05-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种纳米纤维膜及其制备方法和应用 |
-
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Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140037660A (ko) * | 2012-09-19 | 2014-03-27 | 주식회사 엘지화학 | 금속 이온을 흡착하기 위한 다공성 코팅층을 포함하는 이차전지용 분리막, 이를 포함하는 이차전지, 및 상기 분리막의 제조방법 |
| CN103474600A (zh) * | 2013-07-20 | 2013-12-25 | 北京化工大学 | 具有交联结构的聚酰亚胺纳米纤维膜的制备方法在锂电池隔膜中的应用 |
| CN104852006A (zh) * | 2015-04-13 | 2015-08-19 | 江苏华东锂电技术研究院有限公司 | 复合隔膜及其制备方法,以及锂离子电池 |
| KR20170025159A (ko) * | 2015-08-27 | 2017-03-08 | 주식회사 엘지화학 | 엠보싱 층을 구비한 세퍼레이터 및 이를 포함하는 리튬이차전지 |
| KR20170032722A (ko) * | 2015-09-15 | 2017-03-23 | 주식회사 엘지화학 | 안전성이 향상된 세퍼레이터 및 이를 포함하는 각형 이차전지 |
| CN106192369A (zh) * | 2016-08-22 | 2016-12-07 | 王利萍 | 一种无纺布基pvdf膜的制备方法 |
| CN106450101A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-02-22 | 大连理工大学 | 一种用同轴静电纺丝制备新型锂电池隔膜的方法 |
| KR20180063649A (ko) * | 2016-12-02 | 2018-06-12 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지용 세퍼레이터 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
| CN106784539A (zh) * | 2017-01-24 | 2017-05-31 | 厦门大学 | 一种无纺布陶瓷隔膜及其制备方法和应用 |
| CN107394088A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-11-24 | 华南理工大学 | 一种高性能锂离子电池隔膜及其制备方法 |
| CN108281594A (zh) * | 2018-01-05 | 2018-07-13 | 天津市协和医药科技集团有限公司 | 一种锂电池用聚乙烯核孔隔膜及制备方法 |
| CN109273646A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-01-25 | 青岛大学 | 一种制备聚碳酸酯包覆的锂离子电池隔膜的方法 |
| CN110983629A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-04-10 | 哈尔滨理工大学 | 一种力学性能优良的电纺纤维隔膜的制备方法 |
| CN110854343A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-02-28 | 浙江理工大学 | 一种皮芯结构纤维素改性纳米纤维锂电池隔膜的制备方法 |
| CN114481448A (zh) * | 2020-10-23 | 2022-05-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种纳米纤维膜及其制备方法和应用 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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