CN114388985A - 一种对位芳纶锂电池隔膜及其制备方法 - Google Patents
一种对位芳纶锂电池隔膜及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114388985A CN114388985A CN202210057012.2A CN202210057012A CN114388985A CN 114388985 A CN114388985 A CN 114388985A CN 202210057012 A CN202210057012 A CN 202210057012A CN 114388985 A CN114388985 A CN 114388985A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aramid
- para
- lithium battery
- wet
- film layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 title claims abstract description 113
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 37
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 37
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000004760 aramid Substances 0.000 claims description 68
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 claims description 42
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 29
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 28
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 22
- CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 1,4-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=C(N)C=C1 CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- LXEJRKJRKIFVNY-UHFFFAOYSA-N terephthaloyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=C(C(Cl)=O)C=C1 LXEJRKJRKIFVNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000007790 scraping Methods 0.000 claims description 13
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 13
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 239000005457 ice water Substances 0.000 claims description 12
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 12
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 11
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 11
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 claims description 9
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims description 9
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 5
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims description 5
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 5
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims description 4
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 4
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims description 3
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 3
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 3
- 229940051841 polyoxyethylene ether Drugs 0.000 claims description 3
- 229920000056 polyoxyethylene ether Polymers 0.000 claims description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 abstract description 4
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 30
- 238000000614 phase inversion technique Methods 0.000 description 5
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 5
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen(.) Chemical compound [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229940085805 fiberall Drugs 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
- H01M50/491—Porosity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Cell Separators (AREA)
Abstract
本发明提供了一种对位芳纶锂电池隔膜及其制备方法，所述对位芳纶锂电池隔膜包括湿法芳纶多孔膜层，所述湿法芳纶多孔膜层的上下表面均覆盖有芳纶纳米纤维层，所述芳纶纳米纤维层由对位芳纶纳米纤维水溶液涂覆至湿法芳纶多孔膜层上制备得到。本发明可有效解决对位芳纶难溶于极性溶剂的问题，得到的锂电池隔膜的在不降低其它性能的同时，进一步改善电池的循环性能。
Description
技术领域
本发明属于锂电池材料领域，涉及一种对位芳纶锂电池隔膜及其制备方法。
背景技术
随着新能源汽车超预期增长，对动力锂电池隔膜的需求持续增长。人们对动力电池的续航里程及安全问题越来越关注。隔膜能够阻隔正负极之间接触，目前动力锂电池隔膜多采用聚烯烃隔膜，为提高续航里程和耐热性，通常在聚烯烃隔膜上进行聚偏氟乙烯(PVDF)修饰或者陶瓷修饰。PVDF涂层用以改善隔膜和电极的粘结性能，陶瓷涂层用以改善隔膜和电解液的浸润性以及耐热性能。这两种方式也存在缺点，PVDF并没有很大幅度的提高隔膜耐热性，而陶瓷与聚烯烃基膜的粘结性能不好，在加工过程中容易脱粉，对锂电池安全性能造成隐患。
对位芳纶具有本质阻燃、高强高模等特性，是一种非常重要的高分子材料，但是对位芳纶纤维除了浓硫酸，很难溶解于极性溶剂而限制了其在膜领域的使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对位芳纶锂电池隔膜及其制备方法，以克服现有技术存在的问题，本发明可有效解决对位芳纶难溶于极性溶剂的问题，得到的锂电池隔膜的在不降低其它性能的同时，进一步改善电池的循环性能。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种对位芳纶锂电池隔膜，包括湿法芳纶多孔膜层，所述湿法芳纶多孔膜层的上下表面均覆盖有芳纶纳米纤维层。
进一步地，所述湿法芳纶多孔膜层由对位芳纶聚合体的铸膜液通过相转换法制备得到。
进一步地，所述湿法芳纶多孔膜层的厚度为0.5-10μm，孔径为0.5-3μm。
进一步地，所述芳纶纳米纤维层由对位芳纶纳米纤维水溶液涂覆至湿法芳纶多孔膜层上制备得到。
进一步地，所述芳纶纳米纤维层厚度为0.5-5μm，孔径为50-500nm，芳纶纳米纤维直径为50-100nm。
一种对位芳纶锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：在氮气保护的情况下向有机溶剂中加入助溶剂和对苯二胺，待对苯二胺溶解完全后，边搅拌边加入对苯二甲酰氯进行反应，反应在冰水浴中进行，反应后加入中和剂进行中和，得到浓度为0.5-10wt/％的对位芳纶聚合液；将对位芳纶聚合液倾倒在玻璃板上，经刮膜后，置于水浴中进行相转化法成膜后取出，然后干燥，得到湿法芳纶多孔膜层；
步骤二：在氮气保护的情况下向有机溶剂中加入助溶剂、改性剂和对苯二胺，待对苯二胺溶解完全后，边搅拌边加入对苯二甲酰氯进行反应，反应在冰水浴中进行，反应后得到混合物凝胶，然后加入过量有机溶剂，并将混合物凝胶破碎，加入水制备成浓度为0.5-10wt/％的对位芳纶纳米纤维水溶液，将对位芳纶纳米纤维水溶液倾倒在湿法芳纶多孔膜层上，经刮膜后干燥，即在湿法芳纶多孔膜层的上下表面形成芳纶纳米纤维层，进而得到对位芳纶锂电池隔膜。
进一步地，所述步骤一和步骤二中有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的任意一种；
所述步骤一和步骤二中助溶剂为氯化锂和氯化钙中的任意一种；
所述步骤一中的中和剂为氢氧化钠、氢氧化钙和氢氧化钾中的任意一种；
所述步骤二中的改性剂为聚乙二醇和端甲基聚氧乙醚中的任意一种。
进一步地，所述步骤一和步骤二中对苯二胺和对苯二甲酰氯的摩尔比为1：(0.98-1.05)。
进一步地，所述步骤二中改性剂占对位芳纶纳米纤维绝干质量的0.01-20％。
进一步地，所述步骤一和步骤二中反应时间为30min，干燥具体为：60℃下干燥1h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明的对位芳纶锂电池隔膜，共三层结构，包括中间的湿法芳纶多孔膜层及上下两层的芳纶纳米纤维层，所采用的湿法芳纶多孔膜层和芳纶纳米纤维层，大大提高了隔膜的耐热性能，在250℃下也不会发生皱缩。
本发明由于湿法芳纶多孔膜层制备过程中未添加成孔剂，不会在隔膜和电池中引入其他杂质，避免产生影响。芳纶纳米纤维层可形成较为均匀的孔，孔径为50-500nm，而湿法芳纶多孔膜层孔径在0.5-3μm，孔径较大，在湿法芳纶多孔膜层上涂覆芳纶纳米纤维层后，会减小隔膜孔径，减小自放电的同时，由于未引入其他成孔剂，因而不会降低隔膜的其它性能，解决了芳纶多孔膜未添加成孔剂而成孔较大的问题，减小自放电现象，进一步改善电池的循环性能。
本发明的制备方法通过控制芳纶聚合过程直接制备得到对位芳纶聚合体，有效解决芳纶难溶极性溶剂的问题，采用芳纶作为隔膜基体代替聚烯烃基膜，可以大幅度提高隔膜的耐热性能，没有使用陶瓷涂层，可以有效避免陶瓷“脱粉”现象，同时增加隔膜与电解液的浸润性，增大能量密度，以提高汽车续航里程，同时还能提高隔膜耐热性能，以提高电池安全性能。
附图说明
图1为本发明对位芳纶锂电池隔膜的结构示意图。
其中，1为湿法芳纶多孔膜层，2为芳纶纳米纤维层，3为湿法芳纶膜层中形成的大孔，4为芳纶纳米纤维交叠形成的小孔。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
一种对位芳纶锂电池隔膜，所述隔膜包括中间的湿法芳纶多孔膜层1及上下两层的芳纶纳米纤维层2；所述湿法芳纶多孔膜层1是由芳纶聚合体的铸膜液通过相转换法制备得到，所述湿法芳纶多孔膜层1厚度为0.5-10μm，湿法芳纶膜层中形成的大孔3孔径为0.5-3μm；所述芳纶纳米纤维层2是由芳纶纳米纤维水溶液涂覆至芳纶多孔膜1层上制备得到，所述芳纶纳米纤维层2厚度为0.5-5μm，芳纶纳米纤维交叠形成的小孔4孔径为50-500nm，芳纶纳米纤维直径为50-100nm。
一种对位芳纶锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、湿法芳纶多孔膜层1的制备：在氮气保护的情况下在有机溶剂中加入助溶剂，溶解对苯二胺，边搅拌边缓慢加入对苯二甲酰氯进行反应，反应在冰水浴中进行，反应30min后加入中和剂进行中和，得到浓度为0.5-10wt/％的对位芳纶聚合液。将上述对位芳纶聚合液倾倒在玻璃板上，用刮刀刮膜后，置于水浴中进行相转化法成膜后取出，置于60℃干燥箱中干燥1h后取出，得到湿法芳纶多孔膜层。
步骤二、芳纶纳米纤维层的制备：在氮气保护的情况下在有机溶剂中加入助溶剂和改性剂，溶解对苯二胺，边搅拌边缓慢加入对苯二甲酰氯，反应在冰水浴中进行，反应30min后加入过量有机溶剂，用均质器将混合物凝胶破碎，加入水制备成浓度为0.5-10wt/％的对位芳纶纳米纤维水溶液。将上述溶液倾倒在上述湿法芳纶多孔膜上，用刮刀刮膜后，置于60℃干燥箱中干燥1h后取出，即在湿法芳纶多孔膜层的上下表面形成芳纶纳米纤维层，进而得到对位芳纶锂电池隔膜。
其中，有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)，N,N-二甲基甲酰胺，N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的任意一种；助溶剂为氯化锂、氯化钙中的任意一种；中和剂为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾中的任意一种；改性剂为聚乙二醇、端甲基聚氧乙醚中的任意一种；对苯二胺：对苯二甲酰氯之间摩尔比＝1：(0.98-1.05)，改性剂占对位芳纶纳米纤维绝干质量的0.01-20％。
下面结合具体实施例对本发明做进一步的描述：
实施例1
在氮气保护的情况下在30ml的NMP中加入CaCl2，溶解1.0814g对苯二胺，反应在冰水浴中进行，边搅拌边缓慢加入2.1317g对苯二甲酰氯，反应30min后加入0.56g氢氧化钾进行中和，得到浓度为10wt/％的对位芳纶聚合液。将上述聚合液倾倒在玻璃板上，用刮刀刮膜后，置于水浴中进行相转化法成膜后取出揭下，置于60℃干燥箱中干燥1h后取出，得到厚度为10μm的湿法芳纶多孔膜层。
在氮气保护的情况下在150ml的DMAc中加入LiCl，加入0.0003g聚乙二醇，溶解1.0814g的对苯二胺，然后边搅拌边缓慢加入1.9896g对苯二甲酰氯进行反应，反应在冰水浴中进行，反应30min后加入100ml DMAc，用均质器将混合物凝胶破碎，加入350ml水制备成浓度为0.5wt/％的对位芳纶纳米纤维水溶液。将上述溶液倾倒在上述湿法芳纶多孔膜层上、下两侧，用刮刀刮膜后，置于60℃干燥箱中干燥1h后取出，即在湿法芳纶多孔膜层的上下表面形成厚度为0.5μm的芳纶纳米纤维层，进而得到对位芳纶锂电池隔膜。
实施例2
在氮气保护的情况下在50ml的NMP中加入CaCl2，溶解1.0814g对苯二胺，反应在冰水浴中进行，边搅拌边缓慢加入2.0708g对苯二甲酰氯，反应30min后加入0.40g氢氧化钠进行中和，得到浓度为6wt/％的对位芳纶聚合液。将上述聚合液倾倒在玻璃板上，用刮刀刮膜后，置于水浴中进行相转化法成膜后取出揭下，置于60℃干燥箱中干燥1h后取出，得到厚度为8μm的湿法芳纶多孔膜层。
在氮气保护的情况下在20ml的NMP中加入CaCl2，加入0.6g端甲基聚氧乙醚，溶解1.0814g的对苯二胺，然后边搅拌边缓慢加入2.0708g对苯二甲酰氯进行反应，反应在冰水浴中进行，反应30min后加入10ml DMAc，用均质器将混合物凝胶破碎，加入20ml水制备成浓度为6wt/％的对位芳纶纳米纤维水溶液。将上述溶液倾倒在上述湿法芳纶多孔膜层上、下两侧，用刮刀刮膜后，置于60℃干燥箱中干燥1h后取出，即在湿法芳纶多孔膜层的上下表面形成厚度为3μm的芳纶纳米纤维层，进而得到对位芳纶锂电池隔膜。
实施例3
在氮气保护的情况下在600ml的DMAc中加入LiCl，溶解1.0814g的对苯二胺，反应在冰水浴中进行，边搅拌边缓慢加入1.9896g对苯二甲酰氯，反应30min后加入0.74g氢氧化钙进行中和，得到浓度为0.5wt/％的对位芳纶聚合液。将上述聚合液倾倒在玻璃板上，用刮刀刮膜后，置于水浴中进行相转化法成膜后取出揭下，置于60℃干燥箱中干燥1h后取出，得到厚度为0.5μm的湿法芳纶多孔膜层。
在氮气保护的情况下在10ml的NMP中加入CaCl2，加入0.15g聚乙二醇，溶解1.0814g的对苯二胺，然后边搅拌边缓慢加入2.1317g对苯二甲酰氯进行反应，反应在冰水浴中进行，反应30min后加入10ml DMAc，用均质器将混合物凝胶破碎，加入10ml水制备成浓度为10wt/％的对位芳纶纳米纤维水溶液。将上述溶液倾倒在上述湿法芳纶多孔膜层上、下两侧，用刮刀刮膜后，置于60℃干燥箱中干燥1h后取出，得到对位芳纶锂电池隔膜，即在湿法芳纶多孔膜层的上下表面形成厚度为5μm的芳纶纳米纤维层，进而得到对位芳纶锂电池隔膜。
对比例1
将PE基膜置于水浴中后取出，置于60℃干燥箱中干燥1h后取出。
对比例2
在氮气保护的情况下在30ml的NMP中加入CaCl2，溶解1.0814g对苯二胺，反应在冰水浴中进行，边搅拌边缓慢加入2.1317g对苯二甲酰氯，反应30min后加入0.56g氢氧化钾进行中和，得到浓度为10wt/％的对位芳纶聚合液。将上述聚合液倾倒在玻璃板上，用刮刀刮膜后，置于水浴中进行相转化法成膜后取出揭下，置于60℃干燥箱中干燥1h后取出，得到厚度为10μm的湿法芳纶多孔膜层。
表1实施例1-3芳纶锂电池隔膜与对比例1-2膜性能测试结果对比情况
注：“-”表示该膜在该温度下已经皱缩，无法测试。
由表1可以看出，相比于PE基膜、仅涂覆湿法芳纶多孔膜的隔膜，实施例1-3提供的芳纶锂电池隔膜在耐热性能方面明显比聚烯烃隔膜提高，即使在250℃的高温下放置1h也不会发生皱缩，热收缩值为0，且制备成的电池测试100个循环后，实施例1-3的芳纶锂电池隔膜容量保持率明显比对比例2要高，说明芳纶纳米纤维层使得隔膜自放电现象减小，电池循环性能变好。
Claims (10)
1.一种对位芳纶锂电池隔膜，其特征在于，包括湿法芳纶多孔膜层(1)，所述湿法芳纶多孔膜层(1)的上下表面均覆盖有芳纶纳米纤维层(2)。
2.根据权利要求1所述的一种对位芳纶锂电池隔膜，其特征在于，所述湿法芳纶多孔膜层(1)由对位芳纶聚合体的铸膜液通过相转换法制备得到。
3.根据权利要求1所述的一种对位芳纶锂电池隔膜，其特征在于，所述湿法芳纶多孔膜层(1)的厚度为0.5-10μm，孔径为0.5-3μm。
4.根据权利要求1所述的一种对位芳纶锂电池隔膜，其特征在于，所述芳纶纳米纤维层(2)由对位芳纶纳米纤维水溶液涂覆至湿法芳纶多孔膜层(1)上制备得到。
5.根据权利要求4所述的一种对位芳纶锂电池隔膜，其特征在于，所述芳纶纳米纤维层(2)厚度为0.5-5μm，孔径为50-500nm，芳纶纳米纤维直径为50-100nm。
6.一种对位芳纶锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在氮气保护的情况下向有机溶剂中加入助溶剂和对苯二胺，待对苯二胺溶解完全后，边搅拌边加入对苯二甲酰氯进行反应，反应在冰水浴中进行，反应后加入中和剂进行中和，得到浓度为0.5-10wt/％的对位芳纶聚合液；将对位芳纶聚合液倾倒在玻璃板上，经刮膜后，置于水浴中进行相转化法成膜后取出，然后干燥，得到湿法芳纶多孔膜层(1)；
步骤二：在氮气保护的情况下向有机溶剂中加入助溶剂、改性剂和对苯二胺，待对苯二胺溶解完全后，边搅拌边加入对苯二甲酰氯进行反应，反应在冰水浴中进行，反应后得到混合物凝胶，然后加入过量有机溶剂，并将混合物凝胶破碎，加入水制备成浓度为0.5-10wt/％的对位芳纶纳米纤维水溶液，将对位芳纶纳米纤维水溶液倾倒在湿法芳纶多孔膜层(1)上，经刮膜后干燥，即在湿法芳纶多孔膜层(1)的上下表面形成芳纶纳米纤维层(2)，进而得到对位芳纶锂电池隔膜。
7.根据权利要求6所述的一种对位芳纶锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤一和步骤二中有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的任意一种；
所述步骤一和步骤二中助溶剂为氯化锂和氯化钙中的任意一种；
所述步骤一中的中和剂为氢氧化钠、氢氧化钙和氢氧化钾中的任意一种；
所述步骤二中的改性剂为聚乙二醇和端甲基聚氧乙醚中的任意一种。
8.根据权利要求6所述的一种对位芳纶锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤一和步骤二中对苯二胺和对苯二甲酰氯的摩尔比为1：(0.98-1.05)。
9.根据权利要求6所述的一种对位芳纶锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤二中改性剂占对位芳纶纳米纤维绝干质量的0.01-20％。
10.根据权利要求6所述的一种对位芳纶锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤一和步骤二中反应时间为30min，干燥具体为：60℃下干燥1h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210057012.2A CN114388985B (zh) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | 一种对位芳纶锂电池隔膜及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210057012.2A CN114388985B (zh) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | 一种对位芳纶锂电池隔膜及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114388985A true CN114388985A (zh) | 2022-04-22 |
| CN114388985B CN114388985B (zh) | 2024-02-20 |
Family
ID=81203331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210057012.2A Active CN114388985B (zh) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | 一种对位芳纶锂电池隔膜及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114388985B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116144020A (zh) * | 2021-11-22 | 2023-05-23 | 中蓝晨光化工研究设计院有限公司 | 一种聚对位芳酰胺锂电池隔膜涂层聚合溶液及其工业化生产方法 |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010123086A1 (ja) * | 2009-04-21 | 2010-10-28 | 住友化学株式会社 | 塗布液 |
| CN105153413A (zh) * | 2015-09-25 | 2015-12-16 | 清华大学 | 一种对位芳纶纳米纤维的制备方法 |
| CN106567274A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-04-19 | 清华大学 | 一种用对位芳纶纳米纤维制备芳纶纸的方法 |
| CN107170942A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-09-15 | 青岛中科华联新材料股份有限公司 | 一种耐高温芳纶锂离子电池复合隔膜及其制备方法 |
| CN107452921A (zh) * | 2017-07-20 | 2017-12-08 | 清华大学 | 一种对位芳纶纳米纤维复合锂离子电池隔膜的制备方法 |
| CN109473604A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-03-15 | 湖北江升新材料有限公司 | 一种耐高温芳纶涂布隔膜的制备方法 |
| CN109509856A (zh) * | 2018-04-04 | 2019-03-22 | 京工新能(北京)科技有限责任公司 | 一种芳香族聚酰胺微孔膜及其制备方法和用途 |
| CN109546056A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-03-29 | 河北金力新能源科技股份有限公司 | 隔膜涂覆液和水系纳米对位芳纶涂隔膜 |
| CN110112351A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-08-09 | 清华大学 | 一种对位芳纶锂离子电池隔膜的制备方法 |
| CN112538162A (zh) * | 2019-09-20 | 2021-03-23 | 青岛蓝科途膜材料有限公司 | 改性芳纶聚合体、芳纶铸膜液、锂电池隔膜及制备方法和锂电池 |
| CN112582751A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-03-30 | 微宏动力系统（湖州）有限公司 | 隔膜、锂电池及其制备方法 |
| CN113036308A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-06-25 | 南京航空航天大学 | 一种锂离子电池复合凝胶隔膜及其制备方法和应用 |
| CN113506949A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-10-15 | 陕西科技大学 | 一种具有微纳米多孔结构的芳纶纳米纤维基电池隔膜的制备方法 |
-
2022
- 2022-01-18 CN CN202210057012.2A patent/CN114388985B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010123086A1 (ja) * | 2009-04-21 | 2010-10-28 | 住友化学株式会社 | 塗布液 |
| CN105153413A (zh) * | 2015-09-25 | 2015-12-16 | 清华大学 | 一种对位芳纶纳米纤维的制备方法 |
| CN106567274A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-04-19 | 清华大学 | 一种用对位芳纶纳米纤维制备芳纶纸的方法 |
| CN107170942A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-09-15 | 青岛中科华联新材料股份有限公司 | 一种耐高温芳纶锂离子电池复合隔膜及其制备方法 |
| CN107452921A (zh) * | 2017-07-20 | 2017-12-08 | 清华大学 | 一种对位芳纶纳米纤维复合锂离子电池隔膜的制备方法 |
| CN109509856A (zh) * | 2018-04-04 | 2019-03-22 | 京工新能(北京)科技有限责任公司 | 一种芳香族聚酰胺微孔膜及其制备方法和用途 |
| CN109473604A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-03-15 | 湖北江升新材料有限公司 | 一种耐高温芳纶涂布隔膜的制备方法 |
| CN109546056A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-03-29 | 河北金力新能源科技股份有限公司 | 隔膜涂覆液和水系纳米对位芳纶涂隔膜 |
| CN110112351A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-08-09 | 清华大学 | 一种对位芳纶锂离子电池隔膜的制备方法 |
| CN112538162A (zh) * | 2019-09-20 | 2021-03-23 | 青岛蓝科途膜材料有限公司 | 改性芳纶聚合体、芳纶铸膜液、锂电池隔膜及制备方法和锂电池 |
| CN112582751A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-03-30 | 微宏动力系统（湖州）有限公司 | 隔膜、锂电池及其制备方法 |
| CN113036308A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-06-25 | 南京航空航天大学 | 一种锂离子电池复合凝胶隔膜及其制备方法和应用 |
| CN113506949A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-10-15 | 陕西科技大学 | 一种具有微纳米多孔结构的芳纶纳米纤维基电池隔膜的制备方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116144020A (zh) * | 2021-11-22 | 2023-05-23 | 中蓝晨光化工研究设计院有限公司 | 一种聚对位芳酰胺锂电池隔膜涂层聚合溶液及其工业化生产方法 |
| CN116144020B (zh) * | 2021-11-22 | 2024-04-30 | 中蓝晨光化工研究设计院有限公司 | 一种聚对位芳酰胺锂电池隔膜涂层聚合溶液及其工业化生产方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114388985B (zh) | 2024-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sun et al. | Ultrahigh-strength, nonflammable and high-wettability separators based on novel polyimide-core@ polybenzimidazole-sheath nanofibers for advanced and safe lithium-ion batteries | |
| JP5176318B2 (ja) | 芳香族ポリアミド多孔性フィルムおよび芳香族ポリアミド多孔性フィルムの製造方法、ならびに二次電池 | |
| CN111653717B (zh) | 一种复合隔膜的制备方法、复合隔膜和锂离子电池 | |
| Liu et al. | PVDF/PAN/SiO 2 polymer electrolyte membrane prepared by combination of phase inversion and chemical reaction method for lithium ion batteries | |
| CN111261932B (zh) | 离子型塑晶-聚合物-无机复合电解质膜、其制法及应用 | |
| CN108807800B (zh) | 一种有机无机复合锂离子电池隔膜 | |
| Li et al. | Harvesting vapor by hygroscopic acid to create pore: Morphology, crystallinity and performance of poly (ether ether ketone) lithium ion battery separator | |
| CN108807818B (zh) | 一种芳香族聚酰胺复合隔膜及其制备方法 | |
| CN103971950B (zh) | 电化学电源隔膜及其制备方法、电化学电池或电容器 | |
| CN110247008B (zh) | 一种低温钠硫电池隔膜的制备方法及低温钠硫电池 | |
| Wang et al. | A phase inversion based sponge-like polysulfonamide/SiO2 composite separator for high performance lithium-ion batteries | |
| CN111029515B (zh) | 基于磺化氧化石墨烯的单离子聚合物电解质隔膜及其制备方法和应用 | |
| CN112448098A (zh) | 一种静电纺聚酰亚胺基纳米纤维多孔膜及其制备方法和应用 | |
| CN106229445A (zh) | 一种锂离子电池隔膜及其制备方法和锂离子电池 | |
| CN114725616A (zh) | 一种无机杂化芳纶纳米纤维隔膜、制备方法及其在锂电池中的应用 | |
| CN111192994A (zh) | 一种耐热收缩的聚乙烯锂电池隔膜及制备方法 | |
| WO2020062826A1 (zh) | 一种含氟封端结构的聚碳酸酯/聚酰亚胺复合纤维膜的制备方法 | |
| Hu et al. | Anchoring porous F-TiO2 particles by directed-assembly on PMIA separators for enhancing safety and electrochemical performances of Li-ion batteries | |
| Li et al. | Electrospun-nanofibrous Redox-active separator for enhancing the capacity of Lithium-ion batteries | |
| CN114649560A (zh) | 一种Zn-MOF/PAN@PAN复合隔膜材料及其制备方法和应用 | |
| CN114388985B (zh) | 一种对位芳纶锂电池隔膜及其制备方法 | |
| CN103268955A (zh) | 一种复合凝胶聚合物电解质及其制备方法与应用 | |
| CN110556496B (zh) | 一种具有高温自闭合功能的高安全性复合隔膜及其制备方法 | |
| CN110752337A (zh) | 一种复合隔膜、其制备方法及应用 | |
| CN113036308A (zh) | 一种锂离子电池复合凝胶隔膜及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20240119 Address after: 264006 Heilongjiang Road, Yantai economic and Technological Development Zone, Shandong 10 Applicant after: Taihe New Material Group Co.,Ltd. Applicant after: Yantai Taihe Battery New Material Technology Co.,Ltd. Address before: 264006 Heilongjiang Road, Yantai economic and Technological Development Zone, Shandong 10 Applicant before: YANTAI TAYHO ADVANCED MATERIALS Co.,Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |