一种纤维素涂布锂离子电池隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池隔膜与生物质材料交叉领域，具体公开了一种纤维素涂布锂离子电池隔膜及其制备方法。所述制备方法为：取适量的水溶性纤维素衍生物和聚乙烯醇分别配制成均匀的水溶液后混合搅拌均匀，取适量的纳米纤维素加入混合均匀的水溶液配制成均匀的水悬浮液，搅拌一段时间至体系均匀；将混合均匀的涂料涂布于聚烯烃隔膜表面后迅速置于无水乙醇浴中放置一段时间，最后通过真空干燥，即得所述纤维素涂布锂离子电池隔膜。所述隔膜的涂布过程无有毒有机溶剂使用，所制备的涂布隔膜性能优良。制得的隔膜的电解液吸收率大于300％，离子导电率大于1.0mS cm

Cellulose coated lithium ion battery separator and preparation method thereof

The invention belongs to the cross field of lithium ion battery separator and biomass material, and specifically discloses a cellulose coated lithium ion battery separator and a preparation method thereof. The preparation method is: take the right amount of water soluble cellulose derivatives and polyvinyl alcohol were prepared in aqueous solution after evenly mixing, apply proper amount of nano fiber is added into the mixed aqueous solution of homogeneous preparation of aqueous homogeneous suspension, mixing for a period of time to the system of uniform; the mixed coating in uniform polyolefin membrane surface rapidly in ethanol bath for a period of time, and finally through the vacuum drying to obtain the cellulose coated lithium ion battery separator. The coating process of the separator has no toxic organic solvent, and the prepared coating membrane has excellent performance. The prepared electrolyte diaphragm absorption rate is greater than 300%, the ionic conductivity is greater than 1.0mS cm

【技术实现步骤摘要】
一种纤维素涂布锂离子电池隔膜及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池隔膜与生物质材料交叉领域，具体涉及一种纤维素涂布锂离子电池隔膜及其制备方法。
技术介绍
随着便携电子设备、可穿戴设备、电动汽车、储能设备的迅猛发展，对电池的性能要求越来越高。而锂离子电池因其具有高能量密度、高工作电压、循环寿命长、自放电小和无记忆效应等诸多优点而广泛使用。隔膜作为锂离子电池的关键组成部分，很大程度上决定了锂离子电池的性能。传统的商业化的聚烯烃隔膜，如聚丙烯膜、聚乙烯膜，虽然有一些良好的特性，但是其缺点也很明显，难以满足现在社会对高性能电池进一步的需求。聚烯烃隔膜最大的缺点之一在于表面疏水性，严重影响锂离子电池的性能。为此，在传统聚烯烃隔膜的基础上进行表面修饰，改善隔膜亲水性，是很自然的选择。但是，大多数表面涂布法一方面使用有毒有机溶剂使得制备过程不够友好，另一方面直接干燥过程容易影响涂层孔隙的形成使得涂布的孔隙结构受到破坏和难以控制。
技术实现思路
为解决现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种纤维素涂布锂离子电池隔膜的制备方法。本专利技术以纳米纤维素、水溶性纤维素衍生物和聚乙烯醇为涂布层原料，聚烯烃隔膜为主体，用非溶剂致相分离涂布法制备，过程无有毒有机溶剂使用，且干燥后涂布层孔隙结构保护完好，所得隔膜性能优良，过程环保。本专利技术的另一目的在于提供一种由上述制备方法制得的纤维素涂布锂离子电池隔膜。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种纤维素涂布锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下操作步骤：取适量的水溶性纤维素衍生物和聚乙烯醇的水溶液混合均匀，然后加入适量的纳米纤维素，搅拌均匀，配制成水悬浮液；将水悬浮液涂布于聚烯烃隔膜表面后迅速置于无水乙醇浴中放置一段时间，最后真空干燥，即得所述纤维素涂布锂离子电池隔膜。所述水溶性纤维素衍生物为甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素和羟乙基纤维素中的一种或几种的混合物。所述水溶性纤维素衍生物的水溶液浓度为0.5-1wt％，所述聚乙烯醇的水溶液浓度为1-4wt％。所述水悬浮液中纳米纤维素浓度为0.25-1wt％。所述聚乙烯醇溶液与水溶性纤维素衍生物溶液混合搅拌时间为6-10h，加入纳米纤维素后搅拌时间为6-12h。所述涂布方法为非溶剂致相分离涂布法，隔膜的涂布过程无有毒有机溶剂使用。一种纤维素涂布锂离子电池隔膜，隔膜的电解液吸收率大于300％，离子导电率大于1.0mScm-1。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果：与传统的涂布锂离子电池隔膜及其制备方法相比，本专利技术制备的隔膜涂布层孔隙结构稳定可控，具有更好的吸电解液率和离子导电性，且涂布过程无有毒有机溶剂使用，过程更加环保。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例中电池隔膜检测方法均为锂电隔膜通行检测方法。实施例1取2g聚乙烯醇加入200g去离子水中熬制成均匀透明溶液，取1g羧甲基纤维素加入200g去离子水中搅拌均匀；将聚乙烯醇溶液和羧甲基纤维素溶液混合，搅拌6h，向混合溶液中加入1g纳米纤维素后继续搅拌6h至均匀得到水悬浮液。将混合均匀的水悬浮液涂布于聚乙烯隔膜表面后迅速置于无水乙醇浴中放置24h，最后将隔膜取出置于40℃真空干燥箱12h，获得纤维素涂布锂离子电池隔膜。所制备的纤维素涂布锂离子电池隔膜，电解液吸收率为317％，离子导电率为1.14mScm-1。实施例2取2g聚乙烯醇加入200g去离子水中熬制成均匀透明溶液，取2g羧甲基纤维素加入200g去离子水中搅拌均匀；将聚乙烯醇溶液和羧甲基纤维素溶液混合，搅拌8h，向混合溶液中加入2g纳米纤维素后继续搅拌6h至均匀得到水悬浮液。将混合均匀的水悬浮液涂布于聚乙烯隔膜表面后迅速置于无水乙醇浴中放置24h，最后将隔膜取出置于40℃真空干燥箱12h，获得纤维素涂布锂离子电池隔膜。所制备的纤维素涂布锂离子电池隔膜，电解液吸收率为334％，离子导电率为1.25mScm-1。实施例3取3g聚乙烯醇加入200g去离子水中熬制成均匀透明溶液，取2g羧甲基纤维素加入200g去离子水中搅拌均匀；将聚乙烯醇溶液和羧甲基纤维素溶液混合，搅拌10h，向混合溶液中加入1g纳米纤维素后继续搅拌8h至均匀得到水悬浮液。将混合均匀的水悬浮液涂布于聚乙烯隔膜表面后迅速置于无水乙醇浴中放置24h，最后将隔膜取出置于40℃真空干燥箱12h，获得纤维素涂布锂离子电池隔膜。所制备的纤维素涂布锂离子电池隔膜，电解液吸收率为323％，离子导电率为1.19mScm-1。实施例4取3g聚乙烯醇加入200g去离子水中熬制成均匀透明溶液，取1g羧甲基纤维素加入200g去离子水中搅拌均匀；将聚乙烯醇溶液和羧甲基纤维素溶液混合，搅拌10h，向混合溶液中加入3g纳米纤维素后继续搅拌10h至均匀得到水悬浮液。将混合均匀的水悬浮液涂布于聚乙烯隔膜表面后迅速置于无水乙醇浴中放置24h，最后将隔膜取出置于40℃真空干燥箱12h，获得纤维素涂布锂离子电池隔膜。所制备的纤维素涂布锂离子电池隔膜，电解液吸收率为346％，离子导电率为1.26mScm-1。实施例5取4g聚乙烯醇加入200g去离子水中熬制成均匀透明溶液，取2g羧甲基纤维素加入200g去离子水中搅拌均匀；将聚乙烯醇溶液和羧甲基纤维素溶液混合，搅拌10h，向混合溶液中加入3g纳米纤维素后继续搅拌12h至均匀得到水悬浮液。将混合均匀的水悬浮液涂布于聚乙烯隔膜表面后迅速置于无水乙醇浴中放置24h，最后将隔膜取出置于40℃真空干燥箱12h，获得纤维素涂布锂离子电池隔膜。所制备的纤维素涂布锂离子电池隔膜，电解液吸收率为349％，离子导电率为1.29mScm-1。上述实施例为本专利技术较佳的实施方式，但本专利技术的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维素涂布锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：取适量的水溶性纤维素衍生物和聚乙烯醇的水溶液混合均匀，然后加入适量的纳米纤维素，搅拌均匀，配制成水悬浮液；将水悬浮液涂布于聚烯烃隔膜表面后迅速置于无水乙醇浴中放置一段时间，最后真空干燥，即得所述纤维素涂布锂离子电池隔膜。

【技术特征摘要】
1.一种纤维素涂布锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：取适量的水溶性纤维素衍生物和聚乙烯醇的水溶液混合均匀，然后加入适量的纳米纤维素，搅拌均匀，配制成水悬浮液；将水悬浮液涂布于聚烯烃隔膜表面后迅速置于无水乙醇浴中放置一段时间，最后真空干燥，即得所述纤维素涂布锂离子电池隔膜。2.根据权利要求1所述的一种纤维素涂布锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述水溶性纤维素衍生物为甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素和羟乙基纤维素中的一种或几种的混合物。3.根据权利要求1所述的一种纤维素涂布锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述水溶性纤维素衍生...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨仁党，盛杰，张志礼，刘萧，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44