一种聚合物-木质素复合材料纤维膜的制备方法和应用，本发明专利技术公开了一种含木质素基材的锂离子电池隔膜及其制备方法。所述的复合材料纤维膜是由聚合物材料与木质素材料复合构成；其中：聚合物材料在复合材料纤维膜中的质量百分比含量为30-90％，木质素材料在复合材料纤维膜中的质量百分比含量为10-70％；所述的复合材料纤维膜其特征在于，其厚度为20-40μm，孔隙率为40-80％，经过热压后，提高了该复合膜的机械强度，拉伸强度为20-60MPa。所述的复合材料纤维膜保留了静电纺隔膜孔隙率，吸液率高的优点，同时解决了静电纺膜中纤维之间无有效粘结点力学性能不好的缺点。本发明专利技术提供的隔膜应用在锂离子电池中，可提高电池的电化学稳定性及安全性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种聚合物-木质素复合材料纤维膜，以及该纤维膜的制备方法及其在锂离子电池中的应用。
技术介绍
锂离子电池是在二次电池的基础上发展起来的，它既保持了锂电池高电压、高容量的主要优点，又具有安全性能好、循环寿命长的显著特点，在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等方面具有广阔的应用前景，成为近几年广为关注的研究热点。。锂离子电池由正负电极、电解质和隔膜组成。作为锂离子电池的核心组成部件，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。由于传统的聚烯烃隔膜具有良好的化学稳定性，因此在商业化的锂离子电池中作为主要的隔膜应用。然而由于聚烯烃隔膜具有机械性能差(横向)，热稳定性差，孔隙率低，润湿性差等缺点，从而限制了高能量密度的锂离子电池的发展。静电纺丝技术制备的纤维无纺布具有尺寸小、孔径分布均匀、孔隙率高、有利于微粒子穿透等优点，将其制成锂电池隔膜，既能起到阻隔正负极，防止短路的目的，又能让正负极之间的离子自由穿过，提高电池的循环性能，延长电池使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种锂离子电池隔膜的制备方法，该制备方法可使隔膜中纤维与纤维之间相互粘结，提高机械强度而不影响纤维膜的基本结构，使锂离子电池的性能得到提高。本专利技术的聚合物-木质素复合材料纤维膜是由静电纺丝法并进一步热压制备得到的，所述的复合材料纤维膜是由聚合物材料与木质素材料复合构成；其中:聚合物材料在复合材料纤维膜中的质量百分比含量为30-90%，木质素材料在复合材料纤维膜中的质量百分比含量为10-70%。所述的复合材料纤维膜，其厚度为20-40 μ m，孔隙率为40-80 %，拉伸强度为20-60MPao所述的聚合物-木质素复合材料纤维膜，其特征是:所述的聚合物材料选自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯睛(PAN)、聚氧化乙烯(PEO)、聚醚砜(PES)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)共聚物中的任意一种或是其中任意两种的共混物。所述的有机溶剂选自N，N- 二甲基甲酰胺、N，N- 二甲基乙酰胺、丙酮、四氢吠喃中的任意一种或者任意二种的混合物。本专利技术的聚合物-木质素复合材料纤维膜的制备方法包括以下步骤:I)复合纺丝溶液的配制将聚合物材料溶解于有机溶剂中，在温度为40-60。°C下搅拌后得到聚合物溶液，其中，聚合物溶液中聚合物材料的质量浓度为7-15% ;将木质素材料在不断搅拌下加入到上述聚合物溶液中，得到均匀溶液；2)制备聚合物-木质素复合材料纤维膜将步骤I)制备的复合纺丝溶液置于静电纺丝设备的注液装置中；将通过原料输送管线与所述的注液装置相连通的喷丝头固定好，并将所述的喷丝头与接收装置之间的距离调节为10-25cm，在温度为20-40°C下进行共混纺丝；其中，共混纺丝溶液在注射栗的作用下以0.5-7ml/h的速度注入所述的喷丝头中，在所述的喷丝头与接地的所述的接收装置之间施加15-30kV的直流高压电场，共混纺丝溶液在电场力的作用下在所述的喷丝头的尖端裂分并产生射流，在所述的接收装置上得到复合纤维膜，干燥，热压，最终得到所述的复合纤维膜。所述的聚合物-木质素复合材料纤维膜，其特征是:所述的聚合物材料选自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯睛(PAN)、聚氧化乙烯(PEO)、聚醚砜(PES)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)共聚物中的任意一种或是其中任意两种的共混物。所述的有机溶剂选自N，N- 二甲基甲酰胺、N，N- 二甲基乙酰胺、丙酮、四氢吠喃中的任意一种或者任意二种的混合物。所述的静电纺丝的设备是不锈钢单喷丝头的静电纺丝装置、不锈钢多喷丝头的静电纺丝装置或经玮双向的不锈钢多喷丝头的静电纺丝装置；所述的静电纺丝接收装置为铝箔、铁板、铁网、铜网、铁滚筒、铝滚筒和非织造材料中的一种或两种以上。所述的干燥步骤中的真空干燥箱温度为50_120°C，干燥时间为12_63h。所述的压延步骤中的压力为10_50MPa，热压温度为50-200°C，压力持续时间为0.0lh-1h0一种锂离子电池，包括:正极，负极，电池隔膜和电池壳；正极可以采用含有阴极活性物质磷酸铁锂材料制成；负极的活性物质可以是石墨、硬碳、软碳、钛酸锂、钴酸锂、镍酸锂、磷酸锰锂或其组合或锂片；电解液中的锂盐可以是六氟磷酸锂，四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、草酸双氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟磷酸钠，四氟硼酸钠、双草酸硼酸钠、草酸双氟硼酸钠、高氯酸钠、双三氟甲烷磺酰亚胺四乙基铵盐、双三氟甲烷磺酰亚胺三乙基甲基铵盐、双三氟甲烷磺酰亚胺双螺环季铵盐、双三氟甲烷磺酰亚胺锂；电解液中的非水溶剂可以是碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸丙酯或其组合；所述隔膜为权利要求1中所述的隔膜。本专利技术是采用静电纺丝法并进一步热压来制备聚合物-木质素复合材料的纤维膜。静电纺丝法得到的复合材料纤维膜厚度均匀，孔隙率高，将静电纺丝得到的聚合物-木质素复合材料纤维膜热压，提高其机械强度，是一种性能优异的锂离子电池隔膜。【附图说明】图1是是实施例1中聚丙烯腈-木质素复合材料纤维膜的电子显微镜照片；图2是是实施例1中聚丙烯腈-木质素复合材料纤维膜的电子显微镜照片；图3是上述两种隔膜与Celgard 2400隔膜的应力-应变曲线；图4是上述两种隔膜与Celgard 2400隔膜的锂离子电池在不同电流密度下的倍率性能曲线；图5是上述两种与Celgard 2400隔膜的锂离子电池的循环性能曲线。【具体实施方式】下面给出本专利技术的具体实施例。这些具体实施例仅用于进一步叙述本专利技术，并不限制本专利技术申请的权利要求保护范围。实施例1I)复合纺丝溶液的配制将0.72g聚丙烯腈溶解于5.28gN，N- 二甲基甲酰胺中，在温度为50°C下搅拌24h后得到均匀的A溶液，其中，A溶液中的聚丙烯腈的质量浓度为12% ;将0.0Sg木质素在不断搅拌下加入到上述A溶液中，持续搅拌至溶液均匀，得到复合纺丝溶液；复合纺丝溶液中木质素的质量为聚丙烯腈和木质素总质量的10%。2)制备聚合物-木质素当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚合物‑木质素复合材料纤维膜，其是由静电纺丝法并进一步热压制备得到的；其特征是：所述的复合材料纤维膜是由聚合物材料与木质素材料复合构成；其中：聚合物材料在复合材料纤维膜中的质量百分比含量为30‑90％，木质素材料在复合材料纤维膜中的质量百分比含量为10‑70％；所述的复合材料纤维膜，其厚度为20‑40μm，孔隙率为40‑80％，拉伸强度为20‑60MPa。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：时志强，赵曼，种传宾，成方，于学文，张进，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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