一种锂电池微孔纤维素基隔膜及其制备方法及锂电池技术

本发明专利技术涉及一种锂电池微孔纤维素基隔膜的制备方法包括步骤S11，将纤维素溶于溶剂中，再加入非溶剂搅拌得到三元溶液；步骤S12，提供一基底；及步骤S13，在基底上形成前述的三元溶液膜；其中三元溶液中纤维素∶溶剂∶非溶剂重量比为＝(0.5‑25)∶(70‑94.5)∶(5‑29.5)。本发明专利技术还涉及一种锂电池微孔纤维素基隔膜与具有该锂电池微孔纤维素基隔膜锂电池，其中锂电池微孔纤维素基隔膜包括由纤维素、溶剂、非溶剂形成的三元溶液膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池材料制备领域，尤其涉及一种锂电池微孔纤维素基隔膜及其制备方法及锂电池。
技术介绍
锂电池由于具有能量密度高、使用寿命长、开路电压高、对环境友好等一系列优点，在新能源汽车、通讯电子产品等高新
的应用日渐广阔。隔膜的性能优劣，直接影响电池的容量、寿命及安全性能。隔膜可隔离电池正负极，以防止出现短路；还可以在电池过热时，通过闭孔功能来阻隔电池中的电流传导。锂电池隔膜应具备优良的稳定性、耐溶剂性、离子导电性、电子绝缘性、较好的机械强度、较高的耐热性及熔断隔离性。隔膜的物理、化学特性不仅取决于隔膜材料的基材，还与隔膜的制备技术关系密切。目前主要的隔膜制备方法包括拉伸法、流延法。拉伸法虽然可以制备出孔隙率较高的多孔膜，但工艺过程不易掌控、膜的孔径较难控制、孔径分布范围宽、膜的强度低。流延法制备的多孔膜存在着孔径不均匀、机械强度不高等缺陷，而且其截面易形成贯穿的大孔结构，可能引起锂电池内部的电路，影响其安全。超声雾化喷涂是新型制膜技术，它利用超声振动在液体中产生的雾化功能，对流经超声波换能器前端的液体进行雾化，产生微米级细小液滴；加入适当压力的压缩气体，使雾粒在气流作用下，更加碎小、匀化，从而达到对待涂物体表面的精密喷涂目的。而且可以通过控制喷头的行程和工作时间方便地控制薄膜厚度。被广泛应用于纳米材料、生物医疗(微细导管喷涂给药等)、新能源(太阳能电池，燃料电池等)等领域，在多孔膜的制备方面具<br>有一定应用前景。同时纤维素资源丰富、对环境友好、成本低、浸润性好、热稳定好，是重要的制膜材料。随着化石燃料的较少和环境问题日益突出，储量丰富且可再生的纤维素成为隔膜材料的研究热点。
技术实现思路
为克服现有电池隔膜孔径分布不均的技术问题，本专利技术提供一种锂电池微孔纤维素基隔膜及其制备方法及锂电池。本专利技术解决技术问题的技术方案是提供一种锂电池微孔纤维素基隔膜的制备方法，包括步骤S11，将纤维素溶于溶剂中，再加入非溶剂搅拌得到三元溶液；步骤S12，提供一基底；及步骤S13，在基底上形成前述的三元溶液膜；其中三元溶液各组分的重量比为纤维素∶溶剂∶非溶剂＝(0.5-25)∶(70-94.5)∶(5-29.5)。优选地，所述选用的纤维素包括醋酸纤维素、醋酸衍生物纤维素、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、硝酸纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的任意一种或其组合。优选地，所述纤维素为醋酸纤维素，其中醋酸纤维素的质量分数为2％，各组分的重量比为：醋酸纤维素∶溶剂∶非溶剂＝2∶90∶8。优选地，所述在步骤S11中将醋酸纤维素在100-120℃下烘干4-8小时，加入溶剂溶解，再加入非溶剂搅拌，配置成醋酸纤维素溶液。优选地，所述非溶剂为去离子水或丙酸乙酯。优选地，所述在步骤S13中通过超声喷涂方式，将雾化的三元溶液液滴均匀涂覆于基底上。本专利技术解决技术问题的技术方案还提供一种锂电池微孔纤维素基隔膜，包括由纤维素、溶剂、非溶剂形成的三元溶液膜，该三元溶液中纤维素∶溶剂∶非溶剂重量比＝(0.5-25)∶(70-94.5)∶(5-29.5)。优选地，所述锂电池微孔纤维素基隔膜离子电导率大于3×10-4S/cm，孔隙率为40％-70％，电解液吸收率为200％-500％，机械强度大于等于3MPa。优选地，所述锂电池微孔纤维素基隔膜耐热温度为200℃。本专利技术解决技术问题的技术方案还提供一种锂电池，包括锂电池微孔纤维素基隔膜，该锂电池微孔纤维素基隔膜包括由纤维素、溶剂、非溶剂形成的三元溶液膜，此三元溶液中纤维素∶溶剂∶非溶剂重量比＝(0.5-25)∶(70-94.5)∶(5-29.5)。与现有技术相比，本专利技术一种锂电池微孔纤维素基隔膜及其制备方法及锂电池具有以下优点：通过上述方法制备的微孔纤维素基隔膜采用的特定比例的三元溶液膜，其中非溶剂相对溶剂易挥发，通过控制各组分的重量比能制得所需孔隙率及孔径分布的微孔纤维素基隔膜，因此孔径均匀、孔隙率高、孔径相对较小，因而机械强度优异，不易形成短路，使用时比较安全，另外，离子电导率高，因而具有良好的导电性能，而且在200℃内不发生收缩，热稳定性好，同时采用的原材料纤维素资源丰富，同时具有良好的浸润性，有利于减少界面电阻，提高采用微孔纤维素基隔膜制备的锂电池的电池性能。制备多孔材料薄膜工艺容易控制成膜厚度和孔径分布，孔隙率高，因而制备的锂电池微孔纤维素基隔膜电解液吸收率高。【附图说明】图1是本专利技术一种锂电池微孔纤维素基隔膜的制备方法采用的超声喷涂装置结构示意图。图2是本专利技术第一实施例锂电池微孔纤维素基隔膜的制备方法流程示意图。图3是本专利技术第一实施例的醋酸纤维素基隔膜表面扫描电子显微镜图片。图4是本专利技术第一实施例的醋酸纤维素基隔膜断面扫描电子显微镜图片。图5是本专利技术第二实施例锂电池微孔纤维素基隔膜的制备方法流程示意图。图6是本专利技术第二实施例的醋酸纤维素基隔膜表面扫描电子显微镜图片。图7是本专利技术第三实施例锂电池微孔纤维素基隔膜的制备方法流程示意图。图8是本专利技术第三实施例的醋酸纤维素基隔膜表面扫描电子显微镜图片。图9是本专利技术第四实施例锂电池微孔纤维素基隔膜的制备方法流程示意图。图10是本专利技术第四实施例的醋酸纤维素基隔膜表面扫描电子显微镜图片。图11是本专利技术第四实施例的醋酸纤维素基隔膜断面扫描电子显微镜图片。图12是130℃热处理前PP隔膜、流延法制备醋酸纤维素基隔膜和超声喷涂制备醋酸纤维素基隔膜的图片。图13是130℃热处理后PP隔膜、流延法制备醋酸纤维素基隔膜和超声喷涂制备醋酸纤维素基隔膜的图片。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参考图1，本专利技术锂电池微孔纤维素基隔膜的制备方法采用的超声喷涂装置10，包括超声波发生器1、喷头3、进液注射器5、信号线11、输液管51。超声波发生器1与信号线11相连，信号线11连接超声波发生器1与喷头3，进液注射器5通过输液管51与喷头3连接，X-Y位移台(图未示)位于喷头3的正下方，基底7放置在X-Y位移台上。进液注射器5中装载待喷涂溶液，通过输液管51将待喷涂溶液输送至喷头3，通过超声波发生器1与喷头3将待喷涂溶液超声雾化，喷涂在基底7上。实施例1请参考图1-2，锂电池微孔纤维素基隔膜的制备方法流程包括步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂电池微孔纤维素基隔膜的制备方法，其特征在于：包括步骤S11，将纤维素溶于溶剂中，再加入非溶剂搅拌得到三元溶液；步骤S12，提供一基底；及步骤S13，在基底上形成前述的三元溶液膜；其中三元溶液各组分的重量比为：纤维素∶溶剂∶非溶剂＝(0.5‑25)∶(70‑94.5)∶(5‑29.5)。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池微孔纤维素基隔膜的制备方法，其特征在于：包括
步骤S11，将纤维素溶于溶剂中，再加入非溶剂搅拌得到三元溶液；
步骤S12，提供一基底；
及步骤S13，在基底上形成前述的三元溶液膜；
其中三元溶液各组分的重量比为：
纤维素∶溶剂∶非溶剂＝(0.5-25)∶(70-94.5)∶(5-29.5)。
2.如权利要求1所述的锂电池微孔纤维素基隔膜的制备方法，其特征在于：选用的纤维
素包括醋酸纤维素、醋酸衍生物纤维素、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧
甲基纤维素、硝酸纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的任意一种或其组合。
3.如权利要求1所述的一种锂电池微孔纤维素基隔膜的制备方法，其特征在于：所述纤
维素为醋酸纤维素，其中醋酸纤维素的质量分数为2％，各组分的重量比为：醋酸纤维素∶溶
剂∶非溶剂＝2∶90∶8。
4.如权利要求3所述的一种锂电池微孔纤维素基隔膜的制备方法，其特征在于：在步骤
S11中将醋酸纤维素在100-120℃下烘干4-8小时，加入溶剂溶解，再加入非溶剂搅拌，配置
成醋酸纤维素溶液。
5.如权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：向勇，魏乐乐，王逸嫔，王维，刘雯，彭晓丽，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51