【技术实现步骤摘要】
PI-SiO2-PTFE三元纳米复合多曲孔膜材料及其制备方法和应用
本专利技术属于电池隔膜领域,涉及一种多曲孔膜材料,具体涉及一种有机/无机三元纳米复合材料,及其制备方法和作为电池隔膜的应用。
技术介绍
锂离子电池作为新能源汽车的动力电池得到了迅速发展,将成为人类不可缺少的生活用品。但由于目前使用的锂电池隔膜属于耐温性能较差的聚烯烃类多孔膜材料,在较高温度下,或在电池过充过放及机械损伤的情况下,锂离子电池容易出现冒烟、着火、甚至爆炸等危及使用者安全的隐患。因此,提高锂离子电池的安全性是推广锂离子电池在汽车动力等领域应用的关键。针对锂电池的使用安全性,人们利用PI材料的高耐热性,开发了一种高孔隙率的电纺PI纳米纤维电池隔膜。这种高孔隙率PI纳米纤维隔膜在300℃高温下不收缩,并具有耐过充过放、高倍率性能和高循环性能等特点,使锂离子电池的电化学性能得到了大幅度提高。然而,由于这种电纺纳米纤维隔膜是一种由纤维堆积的非织造布,具有过高的孔隙率和过大的表面孔径,导致电池的荷电保持率较低,常出现微短路现象,尤其是当电池隔膜厚度较低时,如低于30微米,这种情况出现的几率相当高。因此,非常有必要创造一种新的具有较低孔隙率和较小表面孔径的耐高温高安全锂离子电池隔膜。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于:提供一种具有较低孔隙率和较小表面孔径的耐温高安全的多曲孔膜材料。本专利技术的目的之二在于:提供制备所述的多曲孔膜材料的方法。本专利技术的目的之三在于:提供所述的多曲孔膜材料在电池隔膜中的应用。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案实现的:首先,提供一种纳米复合多曲孔膜材料,它 ...
【技术保护点】
一种纳米复合多曲孔膜材料,它以聚酰亚胺(PI)纳米纤维非织造布为基材,基材孔隙中填充有复合纳米颗粒;其特征在于:所述的复合纳米颗粒由聚四氟乙烯纳米微球(PTFE‑NP)和二氧化硅纳米颗粒(SiO2‑NP)以(7‑12)/(8‑13)的重量比混合构成。
【技术特征摘要】
1.一种纳米复合多曲孔膜材料,它是一种有机/无机三元纳米复合膜材料,它以电纺聚酰亚胺PI纳米纤维非织造布为基材,基材孔隙中填充有聚四氟乙烯纳米微球PTFE-NP和二氧化硅纳米颗粒SiO2-NP,两者重量比为42/38;其制备方法如下:(1)聚四氟乙烯纳米微球和二氧化硅纳米颗粒水基混合悬浮液PTFE-NP/SiO2-NP/H2O-1的配置:取直径主要分布在300nm且固含量为60wt%的聚四氟乙烯纳米微球乳液70.0克、主要粒径分布在200nm的二氧化硅纳米颗粒38.0克、聚丙烯酸铵0.3克、丙烯酸丁酯-丙烯酸异辛酯共聚物8.7克、蒸馏水328.0克,一次性放入烧杯中,在每分钟8000转的转速下乳化,形成绝对粘度为29mPa·S的聚四氟乙烯纳米微球和二氧化硅纳米颗粒水基混合悬浮液PTFE-NP/SiO2-NP/H2O-1;(2)PTFE-NP/SiO2-NP/PI三元纳米复合耐高温高安全电池隔膜的制备:将上面所配置的PTFE-NP/SiO2-NP/H2O-1聚四氟乙烯纳米微球和二氧化硅纳米颗粒水基混合悬浮液在玻璃板上铺平形成厚度为40μm的悬浮液膜,然后将厚度为9μm的电纺PI纳米纤维非织造布覆盖在PTFE-NP/SiO2-NP/H2O-1悬浮液膜上,悬浮液渗进PI纳米纤维非织造布中,待纳米纤维布上层湿透,表明非织造布的孔隙中已完全充满了悬浮液,揭起PI纳米纤维非织造布,在100℃下热烘10min,升温至200℃热处理5min,使PTFE-NP纳米微球和二氧化硅纳米颗粒间以及它们与PI纳米纤维间通过聚丙烯酸酯共聚物熔融而充分粘结形成有机/无机三元纳米复合多曲孔膜。2.一种纳米复合多曲孔膜材料,它是一种有机/无机三元纳米复合膜材料,它以电纺聚酰亚胺PI纳米纤维非织造布为基材,基材孔隙中填充有聚四氟乙烯纳米微球PTFE-NP和二氧化硅纳米颗粒SiO2-NP,两者重量比为30/50;其制备方法如下:(1)聚四氟乙烯纳米微球和二氧化硅纳米颗粒水基混合悬浮液PTFE-NP/SiO2-NP/H2O-2的配置:取直径主要分布在300nm且固含量为60wt%的聚四氟乙烯纳米微球乳液50.0克、主要粒径分布在100nm的二氧化硅纳米颗粒50.0克、聚丙烯酸铵0.4克、丙烯酸丁酯-丙烯酸异辛酯共聚物8.6克、蒸馏水570.0克,一次性放入烧杯中,在每分钟8000转的转速下乳化,形成绝对粘度为21mPa·S的聚四氟乙烯纳米微球和二氧化硅纳米颗粒水基混合悬浮液PTFE-NP/SiO2-NP/H2O-2;(2)PTFE-NP/SiO2-NP/PI三元纳米复合耐高温高安全电池隔膜的制备:将上面所配置的PTFE-NP/SiO2-NP/H2O-2聚四氟乙烯纳米微球和二氧化硅纳米颗粒水基混合悬浮液在玻璃板上铺平形成厚度为60μm的悬浮液膜,然后将厚度为39μm的电纺PI纳米纤维非织造布覆盖在PTFE-NP/SiO2-NP/H2O-2悬浮液膜上,悬浮液渗进PI纳米纤维非织造布中,待纳米纤维布上层湿透,表明非织造布的孔隙中已完全充满了悬浮液,揭起PI纳米纤维非织造布,在100℃下热烘10min,升温至200℃热处理5min,使PTFE-NP纳米微球和二氧化硅纳米颗粒间以及它们与PI纳米纤维间通过聚丙烯酸酯熔融而充分粘结形成有机/无机三元纳米复合多曲孔膜。3.一种纳米复合多曲孔膜材料,它是一种有机/无...
【专利技术属性】
技术研发人员:侯豪情,周刚勇,熊天柔,冯艳,朱丽,周松智,许文慧,
申请(专利权)人:江西师范大学,
类型:发明
国别省市:江西;36
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