一种熔喷聚苯硫醚无纺布/芳纶纳米纤维复合隔膜的制备制造技术

本发明专利技术涉及复合功能膜的制备技术，特别是一种锂离子电池用的熔喷聚苯硫醚无纺布/芳纶纳米纤维复合隔膜的制备，属于新能源材料技术领域。本发明专利技术针对现有的锂离子电池用聚烯烃复合隔膜普遍存在的吸液能力差和耐温性不足的问题，将对位芳纶纳米纤维配制成悬浮分散液，涂覆到熔喷聚苯硫醚无纺布的上表面，制备熔喷聚苯硫醚无纺布/对位芳纶纳米纤维复合隔膜。与现有的聚烯烃/芳纶纳米纤维复合隔膜相比，熔喷聚苯硫醚无纺布/对位芳纶纳米纤维复合隔膜的电解液浸润性、热稳定性、力学及化学性能显著提高。本发明专利技术工艺步骤简单、易操作、成本低，具有良好的工业运用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种熔喷聚苯硫醚无纺布/芳纶纳米纤维复合隔膜的制备
本专利技术涉及复合功能膜的制备技术，特别是一种锂离子电池用的喷聚苯硫醚无纺布/芳纶纳米纤维复合隔膜的制备，属于新能源材料

技术介绍
锂离子电池应用广泛，隔膜是锂离子电池的核心部分。目前使用较多的是基于聚烯烃材料的隔膜，聚烯烃类隔膜加工方便、成本低，但是聚烯烃类隔膜的电解液浸润性较差、热稳定性差，高温时会有明显的收缩熔融现象。因此，一般通过复合方法来提高聚烯烃类隔膜的性能。芳纶纤维具有耐高温，强度高，高温不收缩熔融，电解液浸润性好等优点，可以与其他基膜复合制成复合隔膜，一定程度上改善了隔膜的电解液浸润性、耐高温性，从而提高了锂离子电池的安全性能。中国专利公开号CN104201309A，公开日2014年12月10日，专利技术名称为“聚烯烃多孔膜与芳纶纳米纤维复合膜及复合方法与运用”及中国专利公开号CN104201310A，公开日2014年12月10日，专利技术名称为“用于锂离子电池的聚烯烃/芳纶纳米纤维复合膜及其制备”；通过对聚烯烃膜进行功能化处理，得到聚烯烃/芳纶纳米纤维复合膜。该专利技术方法制备的复合隔膜可改善聚烯烃隔膜的电解液浸润性，但不能从根本上提高聚烯烃基膜的热性能，同时该专利技术采用剥离法制备芳纶纳米纤，工艺复杂，量产成本高，同时聚烯烃基膜需要进行表面处理，工艺流程复杂。中国专利(公开号CN104681762A，CN104362278A)以普通的聚烯烃多孔膜或无纺布为基膜，在其表面涂覆氧化物涂层、芳纶树脂涂层、PVDF-HFP共聚物或一些纳米粒子，制备复合隔膜，可有效提高隔膜力学性能和耐热性。但是，从本质上讲，无论涂覆何种材料，聚烯烃基膜的耐温性能无法提高。中国专利公开号CN104037375A，公开日2014月9月10日，专利技术名称为“一种锂离子动力电池用隔膜及其制作方法”，该申请方案将纳米纤维素掺混到聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯中，加工成无纺布，以此为基层，将球磨后的粘接剂和陶瓷颗粒涂覆在无纺布的两面，烘干得到复合膜。该复合膜具有优异的耐热性能、耐刺穿性能和耐腐蚀性能。但是该方案中纳米纤维素在聚合物中的分散均一性较难控制，同时制备的复合隔膜存在陶瓷颗粒与基材之间的粘结强度以及掉粉的问题。聚苯硫醚树脂具有优异的热稳定性、耐化学腐蚀性、阻燃性等物化性能，能在较高温度和恶劣的工作环境下长期使用。中国专利公开号CN102751460A，公开日2012年10月24日，专利技术名称为“耐高温复合隔膜及其制备方法”，该方案采用聚苯硫醚铸膜母液挤出流延成膜后，再与聚烯烃微孔膜干式复合，经萃取、清洗、干燥得到复合隔膜。虽然得到的复合膜可以耐250℃的高温，但是复合膜的孔径均匀性较差。中国专利公开号CN104795525A，公开日2015年7月22日,专利技术名称为“一种熔喷聚苯硫醚无纺布锂电池隔膜及其制备方法”该专利技术是利用熔喷技术制备的聚苯硫醚无纺布电池隔膜，虽然制备的隔膜有高阻燃性、高熔点、破膜温度高，但是隔膜的孔径较大且均匀性较差，导致组装的锂离子电池内部的电流密度不均匀。中国专利公开号CN103824988A，公开日2014年5月28日，专利技术名称为“一种复合纳米纤维锂电池隔膜及其制备方法”，该专利技术方法是利用间位芳纶纳米纤维膜和一种低熔点聚合物纳米纤维膜复合而成，这种复合膜具有较高的闭孔温度，较好的热收缩性和拉伸性能。但是，该方案采用溶液静电纺丝方法制备纳米纤维膜，制备过程中使用大量有机溶剂，不环保。中国专利(公开号CN103943806A、CN101872852A)采用对位芳纶纤维和芳纶浆粕，通过湿法抄纸技术制作芳纶纤维电池隔膜。该芳纶纤维电池隔膜具有优异的热稳定性、耐高温性、机械强度，且具有耐变形、阻燃性好的优点，但由于采用的芳纶纤维较粗，只能制备较厚的电池隔膜，限制了隔膜的使用范围。可见，在现有的基于芳纶纳米纤维和聚苯硫醚的锂离子电池隔膜技术中，目前还没有开发出基膜耐温性好，复合隔膜厚度可控、离子电导率高、表面光洁、孔隙率高、孔径尺寸合适且分布均一的复合隔膜。
技术实现思路
针对以上专利技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种熔喷聚苯硫醚无纺布复合隔膜及其制备方法，即将对位芳纶纳米纤维悬浮分散液涂覆到熔喷聚苯硫醚无纺布基膜上，得到熔喷聚苯硫醚无纺布/对位芳纶纳米纤维复合隔膜，有效的控制了隔膜的孔径大小以及分布，保证了隔膜的热稳定性、充放电性能、离子导电性能、亲液性能。为了实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种熔喷聚苯硫醚无纺布/芳纶纳米纤维复合隔膜的制备。一种熔喷聚苯硫醚无纺布/芳纶纳米纤维复合隔膜，所述的复合隔膜由熔喷聚苯硫醚无纺布和对位芳纶纳米纤维组成，复合隔膜各材料组份按质量份数分别为：熔喷聚苯硫醚无纺布100份对位芳纶纳米纤维0.5～15份；一种熔喷聚苯硫醚无纺布/芳纶纳米纤维复合隔膜的制备，包括熔喷聚苯硫醚无纺布以及对位芳纶纳米纤维悬浮液的制备，本专利技术采用在熔喷聚苯硫醚无纺布的上表面涂覆对位芳纶纳米纤维悬浮分散液，干燥后制备得到熔喷聚苯硫醚无纺布/对位芳纶纳米纤维复合隔膜，其制备包括以下步骤：①熔喷聚苯硫醚无纺布的涂覆处理将制备好的纤维直径为40～100nm，纤维长度5～25um，纤维质量百分含量为0.5％～20％的对位芳纶纳米纤维悬浮液均匀的涂覆到制备好的克重为5～100g/m2，孔隙率为50～80％，孔径为0.8～3um的熔喷聚苯硫醚无纺布的上表面，制备得到熔喷聚苯硫醚无纺布上表面涂覆一层对位芳纶纳米纤维的复合薄膜。其中，所述的熔喷聚苯硫醚无纺布与涂覆的对位芳纶纳米纤维悬浮液的质量比为1：1～30。②干燥处理将经步骤①制备得到熔喷聚苯硫醚无纺布上表面附着一层对位芳纶纳米纤维的复合薄膜置于干燥箱中，在60～120℃的条件下干燥，制备得到熔喷聚苯硫醚无纺布/对位芳纶纳米纤维复合膜。其中，所述的干燥方式采用直接烘干或真空干燥或热风干燥。③热轧处理将经过步骤②制备得到熔喷聚苯硫醚无纺布/对位芳纶纳米纤维复合膜，在温度为60～85℃，热轧压力为5～30Mpa，热轧时间为1～20s的条件下进行热轧处理，得到孔隙率为35～60％，孔径为0.1～0.3um的熔喷聚苯硫醚无纺布/对位芳纶纳米纤维复合隔膜。由于采用了以上技术方案，本专利技术的一种锂离子电池用熔喷聚苯硫醚无纺布/对位芳纶纳米纤维复合隔膜及其制备方法，具有以下优点：1.本专利技术将不同质量浓度对位芳纶纳米纤维悬浮液涂覆到高熔点的熔喷聚苯硫醚基膜表面，干燥、热压后制得不同厚度的复合隔膜，有效改善了熔喷聚苯硫醚基膜的孔径大小和分布。2.本专利技术的锂离子电池用熔喷聚苯硫醚无纺布/对位芳纶纳米纤维复合隔膜，由于聚苯硫醚在耐高温、阻燃、耐化学性能优异、尤其在250℃下能够保持长期稳定；对位芳纶纳米纤维具有纤维直径小、强度高、阻燃、热分解温度高、电解液浸润性和离子导电性优异。结合两者的优良性能，不仅保证了隔膜优异的耐温性和尺寸稳定性，同时，隔膜还具有孔隙率高、孔径大小均一的优点。3.本专利技术操作简单，操作周期较短，运用成本较低，制作过程中各种参数容易控制。制备的复合隔膜在锂离子电池中能够保持稳定，提高锂离子电池的充放电性能，可以满足大型储能电池、动力电池的使用需求。具体实施方式下一步结合具体实施例对本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熔喷聚苯硫醚无纺布/芳纶纳米纤维复合隔膜，其特征在于：所述的复合隔膜由熔喷聚苯硫醚无纺布和对位芳纶纳米纤维组成，复合隔膜各材料组份按质量份数分别为：熔喷聚苯硫醚无纺布100份对位芳纶纳米纤维0.5~15份。

【技术特征摘要】
1.一种熔喷聚苯硫醚无纺布/芳纶纳米纤维复合隔膜的制备方法，包括熔喷聚苯硫醚无纺布以及对位芳纶纳米纤维悬浮液的制备，其特征在于：在熔喷聚苯硫醚无纺布的上表面涂覆对位芳纶纳米纤维悬浮分散液，干燥后制备得到熔喷聚苯硫醚无纺布/对位芳纶纳米纤维复合隔膜，其制备方法包括以下步骤：①熔喷聚苯硫醚无纺布的涂覆处理将制备好的纤维直径为40～100nm，纤维长度5～25um，纤维质量百分含量为0.5～20％的对位芳纶纳米纤维悬浮液均匀的涂覆到制备好的克重为5～100g/m2，孔隙率为50～80％，孔径为0.8～3um的熔喷聚苯硫醚无纺布的上表面，制备得到熔喷聚苯硫醚无纺布上表面涂覆一层对位芳纶纳米纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：王罗新，罗丹，庹星星，许静，吴静，王桦，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42