CN116190911A - 一种高导热锂离子电池隔膜及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池隔膜技术领域,具体为一种高导热锂离子电池隔膜及其制备工艺。包括以下步骤:步骤1:将溶剂预先搅拌,加入粘结剂,搅拌混合,得到胶体溶液;步骤2:将胶体溶液进行一次真空搅拌,加入导热材料,再次真空搅拌,剪切分散,过筛,得到浆料;步骤3:将浆料涂布在基膜上,干燥,得导热涂层;收卷,得到高导热锂离子电池隔膜。

Description

一种高导热锂离子电池隔膜及其制备工艺
技术领域
本发明涉及电池隔膜技术领域,具体为一种高导热锂离子电池隔膜及其制备工艺。
背景技术
锂离子电池是一种二次电池,具有电压高、循环寿命长、比能量高、安全性能高、环境污染少等优势,被广泛用于便捷式电子设备、空间技术、电动汽车、国防工业等技术领域。
传统的锂离子电池多数以聚烯烃多孔基膜作为隔离膜,但是,单纯的聚烯烃隔离膜在受热时会产生较大的收缩,容易导致电池的正负极短路,从而引发安全事故。同时,由于聚烯烃隔膜的导热性能较差,使得电池内部蓄热的存在问题,影响了电池性能的发挥,增加了电池的安全性的隐患。为了解决这一问题,部分研究利用粘结剂将无机颗粒涂覆在多孔基板上,用于制作包含无机物涂层的有机/无机复合多孔隔离膜;其中,通过无机颗粒的热稳定性来降低隔离膜的热收缩性,利用有机材料来增加隔膜与正负极界面之间的粘接,从而达到提高电芯硬度的同时有效防止锂离子电池发生正负极短路。
但是,这些新开发的隔离膜还是存在不同程度的缺陷,仅单一提高了耐热性能,并未从热量传递角度进行优化。例如,现有技术中公开了一种包括多孔基膜、无机物涂层和有机物涂层的聚合物锂离子电池隔离膜,其中,有机物涂层涂覆于多孔基膜和/或无机物涂层表面,呈岛状、线状分布。但是,这种复合隔离膜在涂层涂覆时需要采用N-甲基吡咯烷酮、乙醇等有机物作为溶剂进行多次涂覆,工艺复杂且成本增加,更重要的是其粘接性不强,不能满足电池对硬度的要求。此外,另一现有技术中公开了一种具有多孔活性涂层的油性涂层隔离膜,其将油性聚合物的混合物涂覆在多孔基膜上形成多孔活性涂层,但是采用浸涂工艺,涂布速度慢,生产效率低,且大量有机溶剂的使用会造成严重的污染环境、制造成本大幅度增加。
因此,解决上述问题,实现优良的界面粘结性能,制备一种高导热锂离子电池隔膜具有重要应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高导热锂离子电池隔膜及其制备工艺,以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:
一种高导热锂离子电池隔膜的制备工艺,包括以下步骤:
步骤1:将溶剂预先搅拌,加入粘结剂,搅拌混合,得到胶体溶液;
步骤2:将胶体溶液进行一次真空搅拌,加入导热材料,再次真空搅拌,剪切分散,过筛,得到浆料;
步骤3:将浆料涂布在基膜上,干燥,得导热涂层;收卷,得到高导热锂离子电池隔膜。
较为优化地,所述浆料中包括以下原料:按重量百分比计,1.5~20%粘结剂、3~15wt%导热材料、其余为溶剂。
较为优化地,所述粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF),特性粘度为0.2~2.5g/mL,结晶度≥60%;所述导热材料为氮化硅、氮化铝、氮化硅、三氧化二铝、勃姆石、二氧化锆中一种或多种,所述导热材料的粒径为0.1~3μm;所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺(DMAC)、丙酮中一种或多种;所述基膜为PP隔膜、PE隔膜、无纺布PET隔膜、无纺布PP隔膜、无纺布PE隔膜中一种。
较为优化地,步骤2中,一次真空搅拌过程中,公转速度为20~25r/min,自转转速为1000~1500r/min;再次真空搅拌过程中,公转速度为10r/min,自转转速为50r/min;剪切分散时间为1~1.5小时,过筛的筛网为150~220目;步骤3中,涂布速率为5~180m/min。
步骤2中,温度始终控制在≤50℃,真空度的范围为-0.05Mpa~0.01Mpa,
较为优化地,所述浆料中还包括0.3~0.4wt%的光引发剂,所述粘结剂为质量比(8~8.5):0.5:(1~1.5)的聚偏氟乙烯、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、赖氨酸丙烯酸酯;所述导热材料为苯乙烯纳米粒子改性氮化硼。
较为优化地,所述赖氨酸丙烯酸酯的制备方法为:将甲基丙烯酸羟乙酯、催化剂加入至溶剂中,设置温度为0~5℃,搅拌均匀;加入L-赖氨酸二异氰酸酯,滴加时间为2~2.5小时,室温搅拌20~22小时,将溶剂蒸发,洗涤过滤干燥,得到赖氨酸丙烯酸酯。
较为优化地,所述苯乙烯纳米粒子改性氮化硼的制备方法为:(1)将氮化硼、半胱氨酸、氢氧化钠溶液混合均匀,置于球磨装置中,湿磨6~8小时,洗涤干燥,得到预处理氮化硼;(2)将预处理氮化硼、苯乙烯、丙烯酸、聚乙二醇二丙烯酸酯依次分散在去离子水中,超声分散均匀,加入偶氮二异丁腈,氮气氛围下,设置温度为50~60℃搅拌反应6~8小时,洗涤干燥,得到苯乙烯纳米粒子改性氮化硼。
较为优化地,步骤(1)中,氮化硼、半胱氨酸、氢氧化钠溶液的质量比为1:2:12,氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L;球磨过程中,氧化锆微球的比例为8mm:5mm:3mm=1:2:1;步骤(2)中,苯乙烯纳米粒子改性氮化硼包括以下原料:按重量份数计,10份预处理氮化硼、3~3.5份苯乙烯、1~1.2份丙烯酸、0.05~0.06份聚乙二醇二丙烯酸酯、0.2~0.3份偶氮二异丁腈、去离子水65~70份。
较为优化地,步骤3中,干燥过程为在波长为365nm的紫外灯下光照5~10秒,烘箱干燥温度为80~100℃。
较为优化地,一种高导热锂离子电池隔膜的制备工艺制备得到的高导热锂离子电池隔膜;所述高导热锂离子电池隔膜包括基膜和导热涂层,所述基膜的厚度为3~20μm;所述导热涂层的厚度为0.5~6μm(单面或双面)。
本技术方案的有益效果:
(1)方案中,选用油性浆料制备导热涂层,可以有效减少浆料气泡,提高加工性能。同时,将溶剂预先搅拌,有利于粘结剂的分散,有效提高浆料的分散效率。
(2)方案中,浆料分散过程中,通过一次真空搅拌、再次真空搅拌,然后进行高效流体动力剪切的手段,为“剪切空化”,有利于纳米级导热材料的均匀分散,提高了制浆效率。
(3)本方案中制备的导热涂层可以代替锂离子电池隔膜铝箔集流体,增加隔膜材料与集流体的结合力,从而有效提高了电池的导热性,有利于电池的容量发挥,从而有效提高电池的比容量、比功率和循环性能等。
(4)由于单一引入聚偏氟乙烯(PVDF)作为粘结剂,其与基膜的结合强度较弱,界面稳定性差因此,在电池组装过程中,涂层易发生脱落等现象,同时充放电过程中的膨胀应力也会使得涂层脱落,耐久性不高。且导热材料直接引入,分散性不佳,传热阻力增加,降低了导热性能,膨胀应力增加,从而降低涂层的耐久性。因此,为了进一步提高界面粘结性、增强导热性、提高锂离子电池隔膜的耐久性。
方案中,进一步引入了乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、赖氨酸丙烯酸酯作为粘结剂,该两者形成的丙烯酸酯网络的形成与聚偏氟乙烯网络,在光交联的作用下,形成半互穿网络,有效提高了导热涂层的粘附性。同时,乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、赖氨酸丙烯酸酯的物质中,含有羰基、醚键、氨基等极性基团,不仅增强了导热材料的分散性,同时与电解液混溶性好,可以有效提高锂离子迁移性。其中,四个交联基团的乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯与两个交联基团的赖氨酸丙烯酸酯的引入量关系到交联网络的密度,如果含量变化,会使得交联度变化,从而影响了孔隙率降低,平均孔径减少,影响了锂离子迁移性,因此,引入量需要确定。
方案中,进一步对导热材料进行优化改性,先利用半胱氨酸对氮化硼进行湿磨处理,有效玻璃片层,同时残留在其表面的半胱氨酸,也利于增加其分散性;最后利用苯乙烯的自由基聚合,在其片层之间和表面,原位形成羧酸化的苯乙烯纳米粒子,进一步插层在片层中,进一步插层,形成纳米复合材料,由于改性后片层与纳米粒子之间产生了非共价键的相互作用,从而降低了界面电子,增加了热传输。其交联在半互穿网络之间,使得隔膜具有优异的机械性能。
以此,导热材料的改性、丙烯酸酯粘结剂的引入,有效增强了锂离子电池隔膜的耐久性。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中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。
以下实施例中,HSV900、KYNARPVDF761A、Solef5130为PVDF的几种型号,KYNARPVDF761A和HSV900为法国阿科玛公司生产的两种型号,Solef5130为美国苏威公司的一种型号。NMP为电子级NMP。氧化铝、勃姆石、二氧化锆为分析纯级,氧化铝的货号为1344-28-1,厂家为美岚实业(上海)有限公司;勃姆石的货号为B302379,厂家为上海阿拉丁生化科技股份有限公司;二氧化锆的货号为C006151023,厂家为湖北成丰化工有限公司。聚乙二醇二丙烯酸酯的分子量为200,CAS号为26570-48-9、丙烯酸CAS号为79-10-7、苯乙烯CAS号为100-42-5、甲基丙烯酸羟乙酯CAS号为868-77-9、L-赖氨酸二异氰酸酯CAS号为45172-15-4,均为市购。
所述苯乙烯纳米粒子改性氮化硼的制备方法为:(1)将10g氮化硼、20g半胱氨酸、120g浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液混合均匀,置于球磨装置中(氧化锆微球的比例为8mm:5mm:3mm=1:2:1),在搅拌速度为400r/min下湿磨8小时,洗涤干燥,得到预处理氮化硼;(2)将10g预处理氮化硼、3.2g苯乙烯、1.08g丙烯酸、0.06g聚乙二醇二丙烯酸酯依次分散在70去离子水中,超声分散均匀,加入0.25份偶氮二异丁腈,氮气氛围下,设置温度为60℃搅拌反应8小时,洗涤干燥,得到苯乙烯纳米粒子改性氮化硼。
所述赖氨酸丙烯酸酯的制备方法为:将26g甲基丙烯酸羟乙酯、0.5g二月桂酸二丁基锡加入至150g丙酮中,控制温度为3℃,搅拌均匀;加入22.6gL-赖氨酸二异氰酸酯,滴加时间为1小时,室温搅拌20小时,将溶剂蒸发,洗涤过滤干燥,得到赖氨酸丙烯酸酯;
实施例1:步骤1:将NMP使用行星搅拌机高速搅拌,公转转速为20r/min,自转转速为1500r/min,至温度达到40℃停止搅拌,加入粘结剂(PVDF-Solef5130),先低速公转,转速为10r/min,5min后启动自转,转速为500r/min,10min后,刮壁,得到胶体溶液;
步骤2:将胶体溶液抽真空至真空度为-0.05Mpa,公转,转速为15r/min,高速自转,转速为1500r/min,接冷循环水,控制浆料温度在50℃以下,搅拌时间为1小时,抽真空至真空度为0.01Mpa,加入导热材料,公转,转速为10r/min,5min后启动自转,转速为50r/min,5min后刮壁,抽真空至真空度为-0.05Mpa,搅拌1小时,抽真空至真空度为0.01Mpa;将其转移到高效流体动力剪切浆料混合器中进行剪切分散,分散时间1小时,过筛,得到浆料;
步骤3:将浆料使用涂布机进行涂布,涂布在干法制备的PP隔膜上,PP隔膜厚度为12μm,涂布厚度控制在1μm,涂布速度5m/min,涂布烤箱温度设置在80℃,得到高导热锂离子电池隔膜;
本技术方案中,所述浆料中包括以下原料:按重量百分比计,1.5%粘结剂、3wt%导热材料、其余为NMP。
实施例2:步骤1:将NMP使用行星搅拌机高速搅拌,公转转速为25r/min,自转转速为2000r/min,至温度达到45℃停止搅拌,加入粘结剂(PVDF-HSV900),先低速公转,转速为15r/min,10min后启动自转,转速为1000r/min,15min后,刮壁,得到胶体溶液;
步骤2:将胶体溶液抽真空至真空度为-0.05Mpa,公转,转速为20r/min,高速自转,转速为1500r/min,接冷循环水,控制浆料温度在50℃以下,搅拌时间为1小时,抽真空至真空度为0.01Mpa,加入导热材料,公转,转速为10r/min,5min后启动自转,转速为50r/min,5min后刮壁,抽真空至真空度为-0.05Mpa,搅拌2小时,抽真空至真空度为0.01Mpa;将其转移到高效流体动力剪切浆料混合器中进行剪切分散,分散时间1.5小时,过筛,得到浆料;
步骤3:将浆料使用涂布机进行涂布,涂布在湿法制备的PE隔膜上,PE隔膜厚度为9μm,涂布厚度控制在1.5μm,涂布速度10m/min,涂布烤箱温度设置在80℃,进行双面涂布,得到高导热锂离子电池隔膜;
本技术方案中,所述浆料中包括以下原料:按重量百分比计,2%粘结剂、5wt%导热材料、其余为NMP。
实施例3:步骤1:将丙酮使用行星搅拌机高速搅拌,公转转速为25r/min,自转转速为2000r/min,至温度达到45℃停止搅拌,加入粘结剂(PVDF-Solef5130),先低速公转,转速为15r/min,10min后启动自转,转速为1000r/min,15min后,刮壁,得到胶体溶液;
步骤2:将胶体溶液抽真空至真空度为-0.05Mpa,公转,转速为20r/min,高速自转,转速为1500r/min,接冷循环水,控制浆料温度在50℃以下,搅拌时间为1小时,抽真空至真空度为0.01Mpa,加入导热材料,公转,转速为10r/min,5min后启动自转,转速为50r/min,5min后刮壁,抽真空至真空度为-0.05Mpa,搅拌2小时,抽真空至真空度为0.01Mpa;将其转移到高效流体动力剪切浆料混合器中进行剪切分散,分散时间1.5小时,过筛,得到浆料;
步骤3:将浆料使用涂布机进行涂布,涂布在无纺布PET隔膜上,PET隔膜厚度为9μm,涂布厚度控制在2μm,涂布速度15m/min,涂布烤箱温度设置在80℃,得到高导热锂离子电池隔膜;
本技术方案中,所述浆料中包括以下原料:按重量百分比计,2%粘结剂、5wt%导热材料、其余为丙酮。
实施例4:步骤1:将丙酮使用行星搅拌机高速搅拌,公转转速为25r/min,自转转速为2000r/min,至温度达到45℃停止搅拌,加入粘结剂(PVDF-KYNARPVDF761A),先低速公转,转速为15r/min,10min后启动自转,转速为1000r/min,15min后,刮壁,得到胶体溶液;
步骤2:将胶体溶液抽真空至真空度为-0.05Mpa,公转,转速为20r/min,高速自转,转速为1500r/min,接冷循环水,控制浆料温度在50℃以下,搅拌时间为1小时,抽真空至真空度为0.01Mpa,加入导热材料,公转,转速为10r/min,5min后启动自转,转速为50r/min,5min后刮壁,抽真空至真空度为-0.05Mpa,搅拌2小时,抽真空至真空度为0.01Mpa;将其转移到高效流体动力剪切浆料混合器中进行剪切分散,分散时间1.5小时,过筛,得到浆料;
步骤3:使用涂布机进行涂布,涂布在无纺布PP隔膜上,PP隔膜厚度为16μm,涂布厚度控制在2.5μm,涂布速度20m/min,涂布烤箱温度设置在90℃,得到高导热锂离子电池隔膜;
本技术方案中,所述浆料中包括以下原料:按重量百分比计,5%粘结剂、15wt%导热材料、其余为丙酮。
实施例5:步骤1:将DMAC使用行星搅拌机高速搅拌,公转转速为25r/min,自转转速为2000r/min,至温度达到45℃停止搅拌,加入粘结剂(PVDF-HSV900),先低速公转,转速为15r/min,10min后启动自转,转速为1000r/min,15min后,刮壁,得到胶体溶液;
步骤2:将胶体溶液抽真空至真空度为-0.05Mpa,公转,转速为20r/min,高速自转,转速为1500r/min,接冷循环水,控制浆料温度在50℃以下,搅拌时间为1小时,抽真空至真空度为0.01Mpa,加入导热材料,公转,转速为10r/min,5min后启动自转,转速为50r/min,5min后刮壁,抽真空至真空度为-0.05Mpa,搅拌2小时,抽真空至真空度为0.01Mpa;将其转移到高效流体动力剪切浆料混合器中进行剪切分散,分散时间1.5小时,过筛,得到浆料;
步骤3:使用涂布机进行涂布,涂布在无纺布PE隔膜上,PE隔膜厚度为16μm,涂布厚度控制在3μm,涂布速度50m/min,涂布烤箱温度设置在100℃,得到高导热锂离子电池隔膜;
本技术方案中,所述浆料中包括以下原料:按重量百分比计,10%粘结剂、15wt%导热材料、其余为DMAC。
实施例6:步骤1:将DMAC使用行星搅拌机高速搅拌,公转转速为25r/min,自转转速为2000r/min,至温度达到45℃停止搅拌,加入粘结剂(PVDF-HSV900),先低速公转,转速为15r/min,10min后启动自转,转速为1000r/min,15min后,刮壁,得到胶体溶液;
步骤2:将胶体溶液抽真空至真空度为-0.05Mpa,公转,转速为20r/min,高速自转,转速为1500r/min,接冷循环水,控制浆料温度在50℃以下,搅拌时间为1小时,抽真空至真空度为0.01Mpa,加入导热材料,公转,转速为10r/min,5min后启动自转,转速为50r/min,5min后刮壁,抽真空至真空度为-0.05Mpa,搅拌2小时,抽真空至真空度为0.01Mpa;将其转移到高效流体动力剪切浆料混合器中进行剪切分散,分散时间1.5小时,过筛,得到浆料;
步骤3:使用涂布机进行涂布,涂布在湿法制备的PE隔膜上,PE隔膜厚度为9μm,单面涂布厚度控制在1.5μm,涂布速度80m/min,涂布烤箱温度设置在100℃,进行双面涂布,得到高导热锂离子电池隔膜;
本技术方案中,所述浆料中包括以下原料:按重量百分比计,20%粘结剂、15wt%导热材料、其余为DMAC。
实施例7:与实施例6方案参数除了导热材料不同,导热材料为氮化硼,其余一样。
实施例8:步骤1:将DMAC使用行星搅拌机高速搅拌,公转转速为25r/min,自转转速为2000r/min,至温度达到45℃停止搅拌,加入粘结剂(质量比为8.2:0.5:1.3的PVDF-HSV900、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、赖氨酸丙烯酸酯),先低速公转,转速为15r/min,10min后启动自转,转速为1000r/min,15min后,刮壁,得到胶体溶液;
步骤2:将胶体溶液抽真空至真空度为-0.05Mpa,公转,转速为20r/min,高速自转,转速为1500r/min,接冷循环水,控制浆料温度在50℃以下,搅拌时间为1小时,抽真空至真空度为0.01Mpa,加入导热材料,公转,转速为10r/min,5min后启动自转,转速为50r/min,5min后刮壁,抽真空至真空度为-0.05Mpa,搅拌2小时,抽真空至真空度为0.01Mpa;将其转移到高效流体动力剪切浆料混合器中进行剪切分散,分散时间1.5小时,过筛,得到浆料;
步骤3:使用涂布机进行涂布,涂布在湿法制备的PE隔膜上,PE隔膜厚度为9μm,单面涂布厚度控制在1.5μm,涂布速度80m/min,在波长为365nm的紫外灯下光照10秒(单面时间),涂布烤箱温度设置在100℃,进行双面涂布,得到高导热锂离子电池隔膜;
本技术方案中,所述浆料中包括以下原料:按重量百分比计,20%粘结剂、15wt%导热材料、0.3wt%的光引发剂184、其余为DMAC。
实施例9:与实施例8方案参数除了粘结剂不同,粘结剂为质量比为8:0.5:1.5的PVDF-HSV900、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、赖氨酸丙烯酸酯,其余一样。
实施例10:与实施例8方案参数除了粘结剂不同,粘结剂为质量比为8.5:0.5:1的PVDF-HSV900、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、赖氨酸丙烯酸酯,其余一样。
实施例11:与实施例8方案参数除了导热材料不同,导热材料为氮化硼,其余一样。
实施例12:与实施例8方案参数除了导热材料不同,导热材料不进行预处理,其余一样。区别为:将10g氮化硼、3.2g苯乙烯、1.08g丙烯酸、0.06g聚乙二醇二丙烯酸酯依次分散在70去离子水中,超声分散均匀,加入0.25份偶氮二异丁腈,氮气氛围下,设置温度为60℃搅拌反应8小时,洗涤干燥,得到苯乙烯纳米粒子改性氮化硼。
实施例13:与实施例8方案参数除了粘结剂不同,粘结剂为质量比为8.2:1.8的PVDF-HSV900、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯,其余一样。
实验1:将实施例中制备得到高导热锂离子电池隔膜进行性能测试,所得数据如下表所示:
表1:
Figure BDA0004112967280000091
Figure BDA0004112967280000101
表2:
Figure BDA0004112967280000102
结论:由上表1和表2中的数据可知,实施例1~7中制备得到的锂离子电池隔膜具有良好的粘接强度和耐久性、容量保持率,较优化方案为实施例7。进一步改进方案的实施例8~10,相较于实施例7性能有明显的增强,粘接强度、导热性能以及容量保持率有大幅度提升。将实施例9~11的数据与实施例8进行对比,可以发现:实施例11中,导热材料未改性,使得导热系数下降十分明显,从而使得500次循环容量保持率下降。实施例12中,由于实施例12中,氮化硼并未进行预处理,使得导热性能有所下降,耐久性降低,容量保持率下降。实施例13中,由于单一引入了四个交联基团的乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯,交联度上升,孔隙率下降,使得充放电电阻增加,从而降低了循环容量保持率。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (10)

1.一种高导热锂离子电池隔膜的制备工艺,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1:将溶剂预先搅拌,加入粘结剂,搅拌混合,得到胶体溶液;
步骤2:将胶体溶液进行一次真空搅拌,加入导热材料,再次真空搅拌,剪切分散,过筛,得到浆料;
步骤3:将浆料涂布在基膜上,干燥,得导热涂层;收卷,得到高导热锂离子电池隔膜。
2.根据权利要求1所述的一种高导热锂离子电池隔膜的制备工艺,其特征在于:所述浆料中包括以下原料:按重量百分比计,1.5~20%粘结剂、3~15wt%导热材料、其余为溶剂。
3.根据权利要求2所述的一种高导热锂离子电池隔膜的制备工艺,其特征在于:所述粘结剂为聚偏氟乙烯,特性粘度为0.2~2.5g/mL,结晶度≥60%;所述导热材料为氮化硅、氮化铝、氮化硅、三氧化二铝、勃姆石、二氧化锆中一种或多种,所述导热材料的粒径为0.1~3μm;所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮中一种或多种;所述基膜为PP隔膜、PE隔膜、无纺布PET隔膜、无纺布PP隔膜、无纺布PE隔膜中一种。
4.根据权利要求1所述的一种高导热锂离子电池隔膜的制备工艺,其特征在于:步骤2中,一次真空搅拌过程中,公转速度为20~25r/min,自转转速为1000~1500r/min;再次真空搅拌过程中,公转速度为10r/min,自转转速为50r/min;剪切分散时间为1~1.5小时,过筛的筛网为150~220目;步骤3中,涂布速率为5~180m/min。
5.根据权利要求2所述的一种高导热锂离子电池隔膜的制备工艺,其特征在于:所述浆料中还包括0.3~0.4wt%的光引发剂,所述粘结剂为质量比为(8~8.5):0.5:(1~1.5)的聚偏氟乙烯、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、赖氨酸丙烯酸酯;所述导热材料为苯乙烯纳米粒子改性氮化硼。
6.根据权利要求5所述的一种高导热锂离子电池隔膜的制备工艺,其特征在于:所述赖氨酸丙烯酸酯的制备方法为:将甲基丙烯酸羟乙酯、催化剂加入至溶剂中,设置温度为0~5℃,搅拌均匀;加入L-赖氨酸二异氰酸酯,滴加时间为2~2.5小时,室温搅拌20~22小时,将溶剂蒸发,洗涤过滤干燥,得到赖氨酸丙烯酸酯。
7.根据权利要求5所述的一种高导热锂离子电池隔膜的制备工艺,其特征在于:所述苯乙烯纳米粒子改性氮化硼的制备方法为:(1)将氮化硼、半胱氨酸、氢氧化钠溶液混合均匀,置于球磨装置中,湿磨6~8小时,洗涤干燥,得到预处理氮化硼;(2)将预处理氮化硼、苯乙烯、丙烯酸、聚乙二醇二丙烯酸酯依次分散在去离子水中,超声分散均匀,加入偶氮二异丁腈,氮气氛围下,设置温度为50~60℃搅拌反应6~8小时,洗涤干燥,得到苯乙烯纳米粒子改性氮化硼。
8.根据权利要求7所述的一种高导热锂离子电池隔膜的制备工艺,其特征在于:步骤(1)中,氮化硼、半胱氨酸、氢氧化钠溶液的质量比为1:2:12,氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L;球磨过程中,氧化锆微球的比例为8mm:5mm:3mm=1:2:1;步骤(2)中,苯乙烯纳米粒子改性氮化硼包括以下原料:按重量份数计,10份预处理氮化硼、3~3.5份苯乙烯、1~1.2份丙烯酸、0.05~0.06份聚乙二醇二丙烯酸酯、0.2~0.3份偶氮二异丁腈、去离子水65~70份。
9.根据权利要求5所述的一种高导热锂离子电池隔膜的制备工艺,其特征在于:步骤3中,干燥过程为在波长为365nm的紫外灯下光照5~10秒,烘箱干燥温度为80~100℃。
10.根据权利要求1~9任一项所述的一种高导热锂离子电池隔膜的制备工艺制备得到的高导热锂离子电池隔膜;所述高导热锂离子电池隔膜包括基膜和导热涂层,所述基膜的厚度为3~20μm;所述导热涂层的厚度为0.5~6μm。
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