CN114374054A - 含硅隔膜及其制备方法、锂电池 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种含硅隔膜及其制备方法、锂电池。上述的含硅隔膜的制备方法包括以下步骤:制备基础膜,并对基础膜进行预热操作,得到预热基础膜;配制含纳米二氧化硅的静电纺丝液;将含纳米二氧化硅的静电纺丝液在预热基础膜上进行静电纺丝操作,得到含硅隔膜。上述的含硅隔膜的制备方法制备得到的韩硅隔膜具有高浸润性及保液能力。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域,特别是涉及一种含硅隔膜及其制备方法、锂电池。
背景技术
锂电池的结构中,隔膜是关键的内层组件之一。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,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来,防止两极接触而短路,此外还具有能使电解质离子通过的功能。当前聚烯烃微孔薄膜材料广泛地用作为锂离子电池的隔离膜,隔离膜对电池的实际性能有着至关重要的影响,其必须具备良好的化学、电化学稳定性、能提供锂离子在正负极间穿透流通的通道,具有良好的电解液吸收和保液能力。隔离膜材料与电极之间的界面相容性对锂离子电池的充放电性能、循环性能等有较大影响。
但是,现有的隔膜浸润性差,保液能力差,在电池循环中后期易干涸,影响循环寿命,而且会降低锂电池的倍率性能。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处,提供一种能够提高浸润性及保液能力的含硅隔膜及其制备方法、锂电池。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种含硅隔膜的制备方法,包括以下步骤:
制备基础膜,并对所述基础膜进行预热操作,得到预热基础膜;
配制含纳米二氧化硅的静电纺丝液;
将所述含纳米二氧化硅的静电纺丝液在所述预热基础膜上进行静电纺丝操作,得到所述含硅隔膜。
在其中一个实施例中,所述基础膜为聚烯烃材料。
在其中一个实施例中,在制备基础膜,并对所述基础膜进行预热操作,得到预热基础膜的步骤之前,所述的含硅隔膜的制备方法还包括以下步骤:
对所述基础膜进行表面处理操作。
在其中一个实施例中,所述预热操作中的温度为40℃~80℃。
在其中一个实施例中,在将所述含纳米二氧化硅的静电纺丝液在所述预热基础膜上进行静电纺丝操作,得到所述含硅隔膜的步骤之后,所述的含硅隔膜的制备方法还包括以下步骤:
对所述含硅隔膜进行热压操作。
在其中一个实施例中,所述静电纺丝操作中所述静电纺丝液的挤出速度为0.03mL/min~0.5mL/min。
在其中一个实施例中,所述静电纺丝操作中设定电压为5kV~20kV。
在其中一个实施例中,所述静电纺丝操作中纺丝液喷头与接收基底之间的距离为8cm~35cm。
本申请还提供一种含硅隔膜,所述含硅隔膜由上述任一实施例所述的含硅隔膜的制备方法制备得到。
本申请还提供一种锂电池,所述锂电池包括如上述实施例所述的含硅隔膜。
与现有技术相比,本发明至少具有以下优点:
本发明的含硅隔膜的制备方法中,通过静电纺丝操作将含纳米二氧化硅的静电纺丝液结合在基础膜上,从而得到含硅隔膜。由于纳米二氧化硅的比表面积较大,吸附能力较好,对电解液具有较强的吸收和保留能力,使得含硅隔膜能够有效提升对电解液的装载量,以及使含硅隔膜具有较好的浸润性和保液能力。又由于纳米二氧化硅配制成静电纺丝液,通过静电纺丝的方式将含纳米二氧化硅的静电纺丝液结合在基础膜上,使得纳米二氧化硅在基础膜上的均一性较好,防止纳米二氧化硅产生团聚问题,进而提高含硅隔膜的保液能力。此外,在将含纳米二氧化硅的静电纺丝液在基础膜上进行静电纺丝操作之前,对基础膜进行预热操作,从而增强含纳米二氧化硅纺丝与基础膜之间的结合力,防止含纳米二氧化硅纺丝在静电纺丝过程中出现位移或扯断的问题,进而提高含硅隔膜中含纳米二氧化硅层的稳定性,提高含硅隔膜的保液能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1为一实施例中含硅隔膜的制备方法流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施方式。相反地,提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本申请提供一种含硅隔膜的制备方法。上述含硅隔膜的制备方法包括以下步骤:制备基础膜,并对所述基础膜进行预热操作,得到预热基础膜;配制含纳米二氧化硅的静电纺丝液;将所述含纳米二氧化硅的静电纺丝液在所述预热基础膜上进行静电纺丝操作,得到所述含硅隔膜。
上述的含硅隔膜的制备方法中,通过静电纺丝操作将含纳米二氧化硅的静电纺丝液结合在基础膜上,从而得到含硅隔膜。由于纳米二氧化硅的比表面积较大,吸附能力较好,对电解液具有较强的吸收和保留能力,使得含硅隔膜能够有效提升对电解液的装载量,以及使含硅隔膜具有较好的浸润性和保液能力。又由于纳米二氧化硅配制成静电纺丝液,通过静电纺丝的方式将含纳米二氧化硅的静电纺丝液结合在基础膜上,使得纳米二氧化硅在基础膜上的均一性较好,防止纳米二氧化硅产生团聚问题,进而提高含硅隔膜的保液能力。此外,在将含纳米二氧化硅的静电纺丝液在基础膜上进行静电纺丝操作之前,对基础膜进行预热操作,从而增强含纳米二氧化硅纺丝与基础膜之间的结合力,防止含纳米二氧化硅纺丝在静电纺丝过程中出现位移或扯断的问题,进而提高含硅隔膜中含纳米二氧化硅层的稳定性,提高含硅隔膜的保液能力。
为了更好地理解本发明含硅隔膜的制备方法的制备方法,以下对本发明含硅隔膜的制备方法的制备方法作进一步的解释说明,如图1所示,一实施方式的含硅隔膜的制备方法的制备方法,包括以下步骤的部分或全部:
S100,制备基础膜,并对基础膜进行预热操作,得到预热基础膜。
在本实施例中,通过制备基础膜,为含硅隔膜提供结构支撑,同时为含硅隔膜的静电纺丝提供载体。进一步地,在将含纳米二氧化硅的静电纺丝液在基础膜上进行静电纺丝操作之前,对基础膜进行预热操作,从而增强含纳米二氧化硅纺丝与基础膜之间的结合力,防止含纳米二氧化硅纺丝在静电纺丝过程中出现位移或扯断的问题,进而提高含硅隔膜中含纳米二氧化硅层的稳定性,提高含硅隔膜的保液能力。
S200,配制含纳米二氧化硅的静电纺丝液。
在本实施例中,将纳米二氧化硅、粘接剂及分散剂按预设量加入去离子水中,并进行混合搅拌操作,从而制备得到含纳米二氧化硅的静电纺丝液。由于纳米二氧化硅的比表面积较大,吸附能力较好,对电解液具有较强的吸收和保留能力,使得含硅隔膜能够有效提升对电解液的装载量,以及使含硅隔膜具有较好的浸润性和保液能力。
S300,将含纳米二氧化硅的静电纺丝液在预热基础膜上进行静电纺丝操作,得到含硅隔膜。
在本实施例中,通过静电纺丝机将含纳米二氧化硅的静电纺丝液在预热基础膜上进行静电纺丝操作,由于纳米二氧化硅配制成静电纺丝液,通过静电纺丝的方式将含纳米二氧化硅的静电纺丝液结合在基础膜上,使得纳米二氧化硅在基础膜上的均一性较好,防止纳米二氧化硅产生团聚问题,进而提高含硅隔膜的保液能力。此外,在将含纳米二氧化硅的静电纺丝液在基础膜上进行静电纺丝操作之前,对基础膜进行预热操作,从而增强含纳米二氧化硅纺丝与基础膜之间的结合力,防止含纳米二氧化硅纺丝在静电纺丝过程中出现位移或扯断的问题,进而提高含硅隔膜中含纳米二氧化硅层的稳定性,提高含硅隔膜的保液能力。
在其中一个实施例中,基础膜为聚烯烃材料。可以理解的是,聚烯经材料是指以由—种或几种烯烃聚合或共聚制得的聚合物为基材的材料。聚烯烃材料的密度较小,聚烯烃材料的密度通常在0.83g/cm3~0.96g/cm3之间,是除木材外较为轻质的材料,采用聚烯烃材料作为含硅隔膜的基础膜,能够有效的减轻含硅隔膜的质量。聚烯烃材料对电、热、声都有良好的绝缘性能,透明度高、透气库高,还具有绝缘保温的效果;而且聚烯烃材料的耐化学腐蚀性较好,对酸、碱、盐等化学物质的磅蚀均有抵抗能力。聚烯烃材料主要包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚烯烃弹性体(POE)、聚烯烃EVA及甲基丙烯酸甲酯(MMA)。进一步地,本实施例中的聚烯烃材料为聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP),聚乙烯(PE)具有优良的耐低温性能,最低使用温度可达-70℃~-100℃,化学稳定性好,能耐大多数酸碱的侵蚀,常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,电绝缘性能优良;但聚乙烯对于环境应力,如化学与机械作用是很敏感的,耐热老化性差。而本实施例中,作为基础膜的聚乙烯(PE)通过静电纺丝操作与纳米二氧化硅材料相结合,从而有效地提高含硅隔膜的稳定性、耐腐蚀性及耐热老化性。聚丙烯(PP)是丙烯通过加聚反应而成的聚合物,聚丙烯(PP)具有较好的韧性和弹性,将聚丙烯(PP)作为基础膜通过静电纺丝操作与纳米二氧化硅材料相结合,从而有效地提高含硅隔膜的防刺穿效果及保液能力。
在其中一个实施例中,在制备基础膜,并对基础膜进行预热操作,得到预热基础膜的步骤之前,含硅隔膜的制备方法还包括以下步骤:对基础膜进行表面处理操作。可以理解的是,基础膜为含硅隔膜的静电纺丝提供载体,含纳米二氧化硅的静电纺丝液通过静电纺丝机在基础膜的表面进行静电纺丝操作,若基础膜的表面存在杂质,容易影响纺丝与基础膜之间的结合力。为了提高纺丝与基础膜之间的结合力,在本实施例中,对基础膜进行水洗操作,能够有效地去除基础膜表面的杂质,从而保证基础膜表面的整洁性。进一步地,对基础膜的表面进行电晕操作,从而提高基础膜表面的粗糙度和表面积,提高基础膜表面的粘合强度,进而提高纺丝与基础膜之间的结合力,提高含硅隔膜的结构稳定性。
在其中一个实施例中,预热操作中的温度为40℃~80℃。可以理解的是,将含纳米二氧化硅的静电纺丝液在基础膜上进行静电纺丝操作之前,对基础膜进行预热操作,从而增强含纳米二氧化硅纺丝与基础膜之间的结合力,防止含纳米二氧化硅纺丝在静电纺丝过程中出现位移或扯断的问题,进而提高含硅隔膜中含纳米二氧化硅层的稳定性,提高含硅隔膜的保液能力。但是,若预热操作中的温度过低,对基础膜的预热效果较差,较难提高含纳米二氧化硅纺丝与基础膜之间的结合力;若预热操作中的温度过高,则容易出现过热温度,从而破坏基础膜的结构。为了进一步提高纳米二氧化硅纺丝与基础膜之间的结合力,同时保证基础膜的稳定性,在本实施例中,采用40℃~80℃的温度对基础膜进行预热处理,从而增强含纳米二氧化硅纺丝与基础膜之间的结合力,防止含纳米二氧化硅纺丝在静电纺丝过程中出现位移或扯断的问题,进而提高含硅隔膜中含纳米二氧化硅层的稳定性,提高含硅隔膜的保液能力,同时保证基础膜的稳定性。
在其中一个实施例中,在将含纳米二氧化硅的静电纺丝液在预热基础膜上进行静电纺丝操作,得到含硅隔膜的步骤之后,含硅隔膜的制备方法还包括以下步骤:对含硅隔膜进行热压操作。在本实施例中,将经过静电纺丝操作得到的含硅隔膜展平放置于挤压辊上,并对挤压辊进行加热操作,使挤压辊的温度达到50℃~110℃,然后再使用加热的挤压辊对含硅隔膜进行热压操作,从而进一步提高纳米二氧化硅层与基础膜之间的粘接性,同时提高含硅隔膜表面的平整性。
在其中一个实施例中,在将所述含纳米二氧化硅的静电纺丝液在所述预热基础膜上进行静电纺丝操作,得到所述含硅隔膜的步骤之后,含硅隔膜的制备方法还包括以下步骤:配制粘接剂溶液,并将所述粘接剂溶液涂覆于所述含硅隔膜的表面,得到粘接剂层。在本实施例中,将预设量的粘接剂加入溶剂中,并进行混合混合搅拌操作,形成均一性较好的粘接剂溶液。进一步地,将粘接剂溶液涂覆于含硅隔膜的上下两个表面,从而形成第一粘接剂层和第二粘接剂层。由于静电纺丝层具有较好的孔隙率,即静电纺丝层具有较好的渗透性,使粘接剂溶液涂覆于含硅隔膜的表面之后,能够渗透至基础膜与静电纺丝层之间,从而提高静电纺丝层在基础膜上的附着力,从而有效地提高含硅隔膜的稳定性,防止纳米二氧化硅出现掉粉的问题。
进一步地,粘接剂为聚四氟乙烯乳液、聚偏氟乙烯乳液中的至少一种。在本实施例中,聚四氟乙烯具有较为优异的化学稳定性、电绝缘性、自润滑性、不燃性、耐大气老化性和高低温适应性能,并且具有较高的机械强度,将聚四氟乙烯乳液作为粘接剂用于纳米二氧化硅,能够有效地提高含硅隔膜的机械强度和电学性能,从而提高锂电池的电学性能。但是,聚四氟乙烯材料的润湿性能较差,较难被粘接。而在本实施例中,通过将表面活性剂、稳定剂及氧化铝与聚四氟乙烯乳液进行配比增效,能够有效地提高聚四氟乙烯乳液的润湿性和分散性,从而提高聚四氟乙烯乳液的与纳米二氧化硅的其它组分以及基础膜之间的粘接性,进而提高含硅隔膜的稳定性。又由于含硅隔膜的基膜采用纤维素膜,表面涂覆纳米陶瓷浆料,此时结合涂聚偏氟乙烯乳液技术,能够有效地改善传统涂陶瓷掉粉问题。
在其中一个实施例中,静电纺丝操作中静电纺丝液的挤出速度为0.03mL/min~0.5mL/min。在本实施例中,采用设定纺丝液挤出速度为0.03mL/min~0.5mL/min的静电纺丝机进行静电纺丝,确保了纳米二氧化硅层的孔隙率和比表面积,从而进一步提高含硅隔膜的保液能力。
在其中一个实施例中,静电纺丝操作中设定电压为5kV~20kV。在本实施例中,采用设定电压为5kV~20kV的静电纺丝机进行静电纺丝,确保了纳米二氧化硅层的孔隙率和比表面积,从而进一步提高含硅隔膜的保液能力。
在其中一个实施例中,静电纺丝操作中纺丝液喷头与接收基底之间的距离为8cm~35cm。在本实施例中,采用设定纺丝液喷头与接收基底之间的距离为8cm~35cm的静电纺丝机进行静电纺丝,确保了纳米二氧化硅层的孔隙率和比表面积,从而进一步提高含硅隔膜的保液能力。
需要说明的是,静电纺丝机包括储液器、注射器、喷头、高压电源和接收器。储液器与注射器连接,为注射器提供纺丝液,注射器和喷头连接,喷头用于喷射纺丝液,喷头与高压电源连接,且喷头与注射器对应设置。对纺丝液进行静电纺丝的过程为,纺丝液储存在储液器中,纺丝液由喷头处挤出,纺丝液的喷射速度由带有毛细管的注射器控制,由喷头处挤出的纺丝液受到高压电源形成的电场力和静电斥力的共同作用形成带电射流,在电场力的作用下,带电射流被拉伸变细,然后被接收器承接,待纺丝液固定成型后,沉积在接收器的接收基底上。
在其中一个实施例中,静电纺丝操作为多孔膜静电纺丝操作,多孔膜静电纺丝操作具体包括以下步骤:
S210,将静电纺丝液在纤维膜的表面进行第一次多孔膜静电纺丝操作,得到第一多孔膜。
在本实施例中,通过定向式的静电纺丝得到的多孔膜呈规则的堆积排列,有利于形成较为致密的纤维隔膜层,即第一多孔膜,使第一多孔膜具有强度较高的力学结构,从而有效地提高复合隔膜的耐热收缩性、稳定性及安全性。在本实施例中,先将静电纺丝液在纤维膜的其中一面进行多孔膜静电纺丝操作,再将静电纺丝液在纤维膜的另一面进行多孔膜静电纺丝操作,从而在纤维膜的两面分别形成一层第一多孔膜。
S220,将静电纺丝液在第一多孔膜的表面进行第二次多孔膜静电纺丝操作,得到第二多孔膜;其中第二多孔膜的孔隙率大于第一多孔膜的孔隙率。
在本实施例中,通过无序式的静电纺丝操作得到的选择透过无序纤维膜层的无序交织或随机堆积排列,有利于形成孔隙率较高的疏松性纤维隔膜层,即第二多孔膜,使第二多孔膜具有较好的锁液能力,从而有效地锂电池隔膜的保液能力,防止电池循环中后期出现易干涸的问题,从而有效地提高锂电池的循环寿命,同时提升锂电池的倍率性能。在本实施例中,先将静电纺丝液在第一多孔膜的其中一面进行多孔膜静电纺丝操作,再将静电纺丝液在第一多孔膜的另一面进行多孔膜静电纺丝操作,从而在纤维膜的两面分别形成一层第二多孔膜。进一步地,第二多孔膜的孔隙率大于第一多孔膜的孔隙率,孔隙率较低的第一多孔膜静电纺丝于纤维基础膜,即在隔膜内层形成致密性较高的多孔膜,使复合隔膜具有强度较高的力学结构,能够提高复合隔膜的耐热收缩性、稳定性及安全性;而孔隙率较高的第二多孔膜静电纺丝于第一多孔膜,即在隔膜外层形成疏松性较好的多孔膜,使复合隔膜具有较好的保液能力,防止电池循环中后期出现易干涸的问题,从而有效地提高锂电池的循环寿命,同时提升锂电池的倍率性能。通过纤维基础膜与第一多孔膜及第二多孔膜相结合,不仅能够提高隔膜的耐热收缩性,还能同时提高隔膜的保液效果。
进一步地,静电纺丝液包括第一静电纺丝液和第二静电纺丝液,第一静电纺丝液用于在纤维膜的表面进行第一次多孔膜静电纺丝操作,第二静电纺丝液用于在第一多孔膜的表面进行第二次多孔膜静电纺丝操作。在本实施例中,在第一静电纺丝液中,高分子物质的质量百分比为10wt%~35wt%。可以理解,在第一静电纺丝液中,高分子物质的含量太低,第一静电纺丝液不能有效形成带电射流以形成具有一定孔隙率和较大的比表面积的致密纤维膜层,高分子物质的含量太高,第一静电纺丝液的流动性较差而无法进行静电纺丝形成致密纤维膜层。因此,在第一静电纺丝液中,使高分子物质的质量百分比为10wt%~35wt%,确保了第一静电纺丝液可进行静电纺丝,且确保了得到的致密纤维膜层具有一定的孔隙率和较大的比表面积,以及确保了形成致密纤维膜层的纤维丝的力学性能和抗形变能力,进而确保了致密纤维膜层的力学性能和抗形变能力。
更进一步地,在第二静电纺丝液中,高分子物质的质量百分比为10wt%~35wt%。可以理解,在第二静电纺丝液中,高分子物质的含量太低,第二静电纺丝液不能有效形成带电射流以形成具有一定孔隙率和较大的比表面积的疏松纤维膜层,高分子物质的含量太高,第二静电纺丝液的流动性较差而无法进行静电纺丝形成疏松纤维膜层。因此,在第二静电纺丝液中,使高分子物质的质量百分比为10wt%~35wt%,确保了第二静电纺丝液可进行静电纺丝,且确保了得到的疏松维膜层具有较高的孔隙率和较大的比表面积,以及确保了形成选择疏松纤维膜层的纤维丝的力学性能和抗形变能力,进而确保了疏松纤维膜层的力学性能和抗形变能力。
在其中一个实施例中,基础膜的厚度为5μm~20μm,孔隙率为40%~90%。可以理解的是,若基础膜的结构强度较弱,容易使含硅隔膜的安全性较低,容易造成穿孔现象;若基础膜的孔隙率较低,则容易造成含硅隔膜保液性较差的问题。为了提高含硅隔膜的安全性和保液性,在本实施例中,基础膜的厚度为5μm~20μm,孔隙率为40%~90%,使基础膜不仅具有较高的结构强度,提高含硅隔膜的安全性和耐热收缩性,还能有利于电解液通过含硅隔膜,从而提高含硅隔膜的浸润保液性,防止电池循环中后期出现易干涸的问题,从而有效地提高锂电池的循环寿命,同时提升锂电池的倍率性能。
在其中一个实施例中,在将含纳米二氧化硅的静电纺丝液在预热基础膜上进行静电纺丝操作,得到含硅隔膜的步骤之后,含硅隔膜的制备方法的制备方法还包括以下步骤:对含硅隔膜进行干燥定型操作,以使纳米二氧化硅的静电纺丝层与基础膜层固化连接。可以理解,混溶结合在一起的纳米二氧化硅的静电纺丝层中还含有残留的有机溶剂,因而对混溶结合在一起的纳米二氧化硅的静电纺丝层与基础膜层进行干燥定型操作,以减少了有机溶剂的残留,从而提高含硅隔膜中基础膜层与纳米二氧化硅层之间的结合稳定性。
进一步地,干燥定型操作的时间为3小时~10小时。可以理解的是,若干燥定型操作的时间过长,容易对含硅隔膜造成过度干燥,从而破坏含硅隔膜的结构稳定性;若干燥定型操作的时间过短,则容易使含硅隔膜的定型效果较差。为了进一步提高含硅隔膜的定型效果,在本实施例中,通过干燥机对含硅隔膜进行干燥操作,干燥时间为3小时~10小时,能够有效地减少含硅隔膜中溶剂的残留,从而进一步提高含硅隔膜中基础膜层与纳米二氧化硅层之间的结合稳定性。
在其中一个实施例中,干燥定型操作在50℃~60℃烘箱处进行,干燥定型时长为5h~10h,有效除去了有机溶剂,进一步提高含硅隔膜中基础膜层与纳米二氧化硅层之间的结合稳定性。
实施例1
选取聚乙烯(PE)材料制备基础膜;配制含纳米二氧化硅的静电纺丝液,将纳米二氧化硅、粘接剂及分散剂按预设量加入去离子水中,并进行混合搅拌操作,制备得到含纳米二氧化硅的静电纺丝液。对基础膜进行预热操作,其中预热操作的温度为40℃。然后采用静电纺丝机将含纳米二氧化硅的静电纺丝液在预热基础膜上进行静电纺丝操作,其中静电纺丝操作中静电纺丝液的挤出速度为0.03mL/min,静电纺丝操作中设定电压为5kV,纺丝液喷头与接收基底之间的距离为8cm。
实施例2
选取聚乙烯(PE)材料制备基础膜;配制含纳米二氧化硅的静电纺丝液,将纳米二氧化硅、粘接剂及分散剂按预设量加入去离子水中,并进行混合搅拌操作,制备得到含纳米二氧化硅的静电纺丝液。对基础膜进行预热操作,其中预热操作的温度为80℃。然后采用静电纺丝机将含纳米二氧化硅的静电纺丝液在预热基础膜上进行静电纺丝操作,其中静电纺丝操作中静电纺丝液的挤出速度为0.5mL/min,静电纺丝操作中设定电压为20kV,纺丝液喷头与接收基底之间的距离为35cm。
实施例3
选取聚乙烯(PE)材料制备基础膜;配制含纳米二氧化硅的静电纺丝液,将纳米二氧化硅、粘接剂及分散剂按预设量加入去离子水中,并进行混合搅拌操作,制备得到含纳米二氧化硅的静电纺丝液。对基础膜进行预热操作,其中预热操作的温度为60℃。然后采用静电纺丝机将含纳米二氧化硅的静电纺丝液在预热基础膜上进行静电纺丝操作,其中静电纺丝操作中静电纺丝液的挤出速度为0.2mL/min,静电纺丝操作中设定电压为10kV,纺丝液喷头与接收基底之间的距离为20cm。
实施例4
选取聚乙烯(PE)材料制备基础膜;配制含纳米二氧化硅的静电纺丝液,将纳米二氧化硅、粘接剂及分散剂按预设量加入去离子水中,并进行混合搅拌操作,制备得到含纳米二氧化硅的静电纺丝液。对基础膜进行预热操作,其中预热操作的温度为70℃。然后采用静电纺丝机将含纳米二氧化硅的静电纺丝液在预热基础膜上进行静电纺丝操作,其中静电纺丝操作中静电纺丝液的挤出速度为0.3mL/min,静电纺丝操作中设定电压为15kV,纺丝液喷头与接收基底之间的距离为25cm。
与现有技术相比,本发明至少具有以下优点:
本发明的含硅隔膜的制备方法中,通过静电纺丝操作将含纳米二氧化硅的静电纺丝液结合在基础膜上,从而得到含硅隔膜。由于纳米二氧化硅的比表面积较大,吸附能力较好,对电解液具有较强的吸收和保留能力,使得含硅隔膜能够有效提升对电解液的装载量,以及使含硅隔膜具有较好的浸润性和保液能力。又由于纳米二氧化硅配制成静电纺丝液,通过静电纺丝的方式将含纳米二氧化硅的静电纺丝液结合在基础膜上,使得纳米二氧化硅在基础膜上的均一性较好,防止纳米二氧化硅产生团聚问题,进而提高含硅隔膜的保液能力。此外,在将含纳米二氧化硅的静电纺丝液在基础膜上进行静电纺丝操作之前,对基础膜进行预热操作,从而增强含纳米二氧化硅纺丝与基础膜之间的结合力,防止含纳米二氧化硅纺丝在静电纺丝过程中出现位移或扯断的问题,进而提高含硅隔膜中含纳米二氧化硅层的稳定性,提高含硅隔膜的保液能力。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种含硅隔膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
制备基础膜,并对所述基础膜进行预热操作,得到预热基础膜;
配制含纳米二氧化硅的静电纺丝液;
将所述含纳米二氧化硅的静电纺丝液在所述预热基础膜上进行静电纺丝操作,得到所述含硅隔膜。
2.根据权利要求1所述的含硅隔膜的制备方法,其特征在于,所述基础膜为聚烯烃材料。
3.根据权利要求1所述的含硅隔膜的制备方法,其特征在于,在制备基础膜,并对所述基础膜进行预热操作,得到预热基础膜的步骤之前,所述的含硅隔膜的制备方法还包括以下步骤:
对所述基础膜进行表面处理操作。
4.根据权利要求1所述的含硅隔膜的制备方法,其特征在于,所述预热操作中的温度为40℃~80℃。
5.根据权利要求1所述的含硅隔膜的制备方法,其特征在于,在将所述含纳米二氧化硅的静电纺丝液在所述预热基础膜上进行静电纺丝操作,得到所述含硅隔膜的步骤之后,所述的含硅隔膜的制备方法还包括以下步骤:
对所述含硅隔膜进行热压操作。
6.根据权利要求1所述的含硅隔膜的制备方法,其特征在于,所述静电纺丝操作中所述静电纺丝液的挤出速度为0.03mL/min~0.5mL/min。
7.根据权利要求1所述的含硅隔膜的制备方法,其特征在于,所述静电纺丝操作中设定电压为5kV~20kV。
8.根据权利要求1所述的含硅隔膜的制备方法,其特征在于,所述静电纺丝操作中纺丝液喷头与接收基底之间的距离为8cm~35cm。
9.一种含硅隔膜,其特征在于,所述含硅隔膜由权利要求1~8中任一所述的含硅隔膜的制备方法制备得到。
10.一种锂电池,其特征在于,所述锂电池包括如权利要求9所述的含硅隔膜。
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