锂电池隔膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂电池隔膜的制备方法，先按一定比例称取mLLDPE和PE蜡，利用熔体静电纺丝装置得到mLLDPE超细纤维，再称取一定质量PVDF粉末，选择合适的溶剂体系，得到一系列不同浓度的PVDF溶液，利用溶液静电纺丝装置，于mLLDPE无纺纤维上得到PVDF纤维膜，得到复合纤维膜，即得锂电隔膜。该隔膜充放电容量较高，循环稳定性良好，且制备方法简单，原料易得，成本低，可保证锂离子二次电池的日常使用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，先按一定比例称取mLLDPE和PE蜡，利用熔体静电纺丝装置得到mLLDPE超细纤维，再称取一定质量PVDF粉末，选择合适的溶剂体系，得到一系列不同浓度的PVDF溶液，利用溶液静电纺丝装置，于mLLDPE无纺纤维上得到PVDF纤维膜，得到复合纤维膜，即得锂电隔膜。该隔膜充放电容量较高，循环稳定性良好，且制备方法简单，原料易得，成本低，可保证锂离子二次电池的日常使用。【专利说明】
本专利技术涉及一种，特别涉及一种利用静电纺丝方法制备锂电池隔膜。
技术介绍
锂离子电池主要由正/负极材料、电解质、隔膜及电池外壳包装材料组成。隔膜是锂离子电池的重要组成部分，起着分隔正、负极，防止电池内部短路，允许电解质离子自由通过，完成电化学充放电过程的作用。其性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环性能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，被业界称为电池的“第三电极”。锂离子电池隔膜的制备方法主要有熔融拉伸和热致相分离两大类方法。熔融拉伸法的制备原理是聚合物熔体在高应力场下结晶，形成具有垂直于挤出方向而又平行排列的片晶结构，然后经过热处理得到所谓硬弹性材料。具有硬弹性的聚合物膜拉伸后片晶之间分离，并出现大量微纤，由此而形成大量的微孔结构，再经过热定型即制得微孔膜。热致相分离法是近年来发展起来的一种制备微孔膜的方法，它是利用高聚物与某些高沸点的小分子化合物在较高温度(一般高于聚合物的熔化温度Tm)时，形成均相溶液，降低温度又发生固-液或液-液相分离，这样在富聚合物相中含有添加物相，而富添加物相中又含有聚合物相，拉伸后除去低分子物则可制成互相贯通的微孔膜材料。由于聚烯烃微孔膜的强度好，能耐电解液腐蚀，无毒价廉，在高温时能热闭合，被广泛地应用在锂离子电池中，并成为主要的商品化隔膜。虽然聚烯烃隔膜有众多的优点，但在实际应用中仍有一定的局限性。聚烯烃隔膜在接近其熔点的温度能发生闭孔，但锂离子电池爆炸时电池内部温度可能升高到230°C，在急速升温时隔膜可能来不及阻止内部的电化学反应便发生熔化，使得锂离子电池有潜在的安全隐患。无纺布隔膜是采用化学、物理或者机械方法，将纤维“编织”在一起的膜，最新的研究方法是静电纺丝技术，通过对聚合物溶液(或熔体)施加外加电场来制造聚合物纤维的纺丝技术，制得的纤维直径可达纳米级。与聚烯烃隔膜相比，无纺布隔膜具有较高的孔隙率，机械强度闻，耐闻温的优点，电池的寿命可提闻30%以上。
技术实现思路
根据
技术介绍
，本专利技术的目的在于提供一种孔隙率高、机械强度高、耐高温、充放电性能和循环性能良好的锂电池隔膜。本专利技术结合了熔体静电纺丝法和溶液静电纺丝法，首先将茂金属基线性低密度聚乙烯原料高温熔融，利用静电力的作用将其纺成亚微米纤维，再配制PVDF溶液，利用溶液静电纺丝装置纺得PVDF纤维膜，与mLLDPE纤维构成复合膜。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案: 一种，其特征在于由熔体电纺mLLDPE超细纤维和溶液电纺PVDF纤维膜组成复合膜，并按下述方法制备: (1)制备mLLDPE超细纤维:按一定比例称取mLLDPE和聚乙烯(PE)蜡，利用熔体静电纺丝装置得到mLLDPE超细纤维； (2)制备锂电池隔膜:配置PVDF溶液，利用溶液静电纺丝装置纺纤维膜于mLLDPE纤维上，得到复合纤维膜，既得锂电隔膜。上述的，优选地， (1)制备mLLDPE超细纤维:利用自行设计的熔体静电纺丝装置，加热料筒到一定温度，加入一定量的mLLDPE原料，加热约半小时，使mLLDPE在料筒内熔融，再加入聚乙烯(PE)蜡作为润滑剂，当熔体开始通过喷头向下滴出时，打开高压电源，加上一定电压，使熔体在高压静电的作用下喷射到接收装置上，得到mLLDPE超细纤维； (2)制备锂电池隔膜:称量一定质量PVDF粉末，选择合适的溶剂，得到一系列不同浓度的PVDF溶液，利用溶液静电纺丝装置，于mLLDPE无纺纤维上得到PVDF纤维膜。上述的，优选地，所使用的装置为实验室自行设计的熔体静电纺丝装置，加热温度为0-400°C，电压0-30kV，接收距离为0-10cm。上述的，优选地，制备mLLDPE超细纤维步骤中进一步为利用所述装置，先将料筒加热到设定温度，待温度稳定后，加入一定量的mLLDPE原料，加热30min,使mLLDPE在料筒内熔融，再加入聚乙烯腊，加热1min后，开启高压直流发生器电源,加上一定电压,开始纺丝。上述的，优选地，制备锂电池隔膜步骤中进一步为称量一定质量PVDF粉末，选择合适溶剂体系，得到一系列不同浓度的PVDF溶液，利用溶液静电纺丝装置，纺丝电压25kV，接受距离为15cm，于mLLDPE无纺纤维上得到PVDF纤维膜。一种锂电池隔膜，其特征在于由熔体电纺mLLDPE超细纤维和溶液电纺PVDF纤维膜组成复合膜，且由上述述的制备得到。【专利附图】【附图说明】图1是隔膜充放电性能测试图； 图2是隔膜循环性能测试图。【具体实施方式】本专利技术中所用的原料:茂金属基线性低密度聚乙烯(Dowlex 2500，陶氏化学)；聚乙烯蜡(KKA-F，分子量3000±500，韩国石化)；聚偏氟乙烯(PVDF，44080，Alfa Aesar)。本专利技术中所使用的装置为实验室自行设计的熔体静电纺丝装置，加热温度为0-400°C，电压0-30kV，接收距离为O-lOcm。利用此电纺装置，先将料筒加热到设定温度，待温度稳定后，加入一定量的mLLDPE原料，加热30min，使mLLDPE在料筒内熔融，再加入聚乙烯蜡，加热1min后，开启高压直流发生器电源，加上一定电压，开始纺丝。称量一定质量PVDF粉末，选择合适溶剂体系，得到一系列不同浓度的PVDF溶液，利用溶液静电纺丝装置，纺丝电压25kV，接受距离为15cm，于mLLDPE无纺纤维上得到PVDF纤维膜。下面结合附图和实施例对本专利技术的进行详细的描述。实施例1 将熔体纺丝装置温度设定为165°C，待温度稳定后，加入0.3g的mLLDPE原料，加热30min，使mLLDPE在料筒内熔融，再加入聚乙烯蜡0.1g加热1min后，开启高压直流发生器电源，加上一定电压，纺丝电压29kV，接收距离为3cm。纺丝一定时间后，得到纤维。称量1.0gPVDF粉末，溶剂体系按丙酮:DMF=6:4比例配制，得到10%PVDF溶液，利用溶液静电纺丝装置，纺丝电压25kV，接受距离为15cm，于mLLDPE无纺纤维上得到PVDF纤维膜。实施例2 将熔体纺丝装置温度设定为165°C，待温度稳定后，加入0.3g的mLLDPE原料，加热30min，使mLLDPE在料筒内熔融，再加入聚乙烯蜡0.1g加热1min后，开启高压直流发生器电源，加上一定电压，纺丝电压29kV，接收距离为3cm。纺丝一定时间后，得到纤维。称量1.3gPVDF粉末，溶剂体系按丙酮:DMF=6:4比例配制，得到13%PVDF溶液，利用溶液静电纺丝装置，纺丝电压25kV，接受距离为15cm，于mLLDPE无纺纤维上得到PVDF纤维膜。实施例3 将熔体纺丝装置温度设定为165°C，待温度稳定后，加入0.3g的mLLDPE原料，加热30min，使mLLDPE在料筒内熔融，再加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂电池隔膜的制备方法，其特征在于由熔体电纺mLLDPE超细纤维和溶液电纺PVDF纤维膜组成复合膜，并按下述方法制备：（1）制备mLLDPE超细纤维：按一定比例称取mLLDPE和聚乙烯（PE）蜡，利用熔体静电纺丝装置得到mLLDPE超细纤维；（2）制备锂电池隔膜：配置PVDF溶液，利用溶液静电纺丝装置纺纤维膜于mLLDPE纤维上，得到复合纤维膜，既得锂电隔膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘太奇，马福瑞，赵娜，高宁，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：北京;11