一种具有纳米孔径的PET无纺布基复合锂离子电池隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有纳米孔径的PET无纺布基复合锂离子电池隔膜及其制备方法，本发明专利技术的锂离子电池隔膜由以下原料组成：亲水PET无纺布基材和高分子聚合物，所述亲水PET无纺布基材上均匀分布着1~500nm的小孔，孔隙率为50~70%，高分子聚合物填充在亲水PET无纺布基材的小孔内，所述的高分子聚合物为聚乙烯醇或羟甲基纤维素钠；采用超声、真空浸渍、低温烘干后热辊压的方法使高分子聚合物填充在PET亲水无纺布的小孔内，本发明专利技术的具有纳米孔径的PET无纺布基复合锂离子电池隔膜具有较高的孔隙率、较小的热收缩率和锂离子传质阻抗小、电化学性能优异的优点，本发明专利技术的制备方法步骤少，易于操作，制备过程不涉及有毒试剂的使用，安全性高，适用于多种面密度、高透气性的PET亲水无纺布做基体材料，能够实现工业生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电化学电源
，具体说是一种具有纳米孔径的PET无纺布基复合锂离子电池隔膜及其制备方法。
技术介绍
随着市场对于新能源电动汽车和电力储能装置的快速需求，促使锂离子电池向着大倍率快速充放电的方向发展，但是现有的锂离子电池隔膜多采用聚乙烯和聚丙烯材料，只适用于手机、平板电脑等小型移动用电设备，并不适用于电动汽车、无人飞行器和航天器等大型用电设备，因为聚烯类的隔膜孔隙率较低，一般小于40%，无法为锂离子的大量快速跃迁提供通道，另外，锂离子电池在大倍率条件下进行快速充电过程中会产生大量的热，而聚烯类隔膜的热稳定性差，熔融温度低于170℃，过高的温度会引起隔膜的熔化变形并因锂离子电池内部短路发生危险，因此，迫切需要开发热稳定性好、机械稳定性优异的适用于大型动力锂离子电池；PET无纺布基锂离子电池隔膜利用了PET无纺布热稳定性好和孔径大且分布广的优势，但是现有的PET无纺布基锂离子电池隔膜由于毛细管力等原因使得聚合物很难完全填充到无纺布孔隙中，且聚合物多覆盖在无纺布表面，无法完全填充在无纺布孔隙中，因此所制备复合材料多为层状结构，对无纺布孔隙的填充效果有限，而较大的孔隙容易使锂离子电池的正负极相接触而短路，这也是目前无纺布基锂离子电池隔膜材料所面临的最大难题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种具有纳米孔径的PET无纺布基复合锂离子电池隔膜及其制备方法。本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种具有纳米孔径的PET无纺布基复合锂离子电池隔膜，由以下原料组成：亲水PET无纺布基材和高分子聚合物，所述亲水PET无纺布基材上均匀分布着微米级的小孔，，纤维细度≤3D，孔隙率为50~70%，高分子聚合物填充在亲水PET无纺布基材的小孔内，将亲水PET无纺布基材的小孔缩小为纳米级，所述的高分子聚合物为聚乙烯醇或羟甲基纤维素钠。优选的亲水PET无纺布基材的规格参数为面密度10~40g/m2，厚度为10~80μm，孔隙率≥60%，124Mpa条件下的透气率≥2300mm/s。优选的高分子聚合物为聚乙烯醇。本专利技术还包括具有纳米孔径的PET无纺布基复合锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：在水浴加热的条件下，将高分子聚合物溶解于去离子水中，得到高分子聚合物溶液；所述高分子聚合物和去离子水的质量比为0.5~30:100，水浴加热的温度为25~95℃，水浴加热的时间为2~12小时；所述的高分子聚合物为聚乙烯醇或羟甲基纤维素钠；将亲水PET无纺布基材浸泡于步骤所得高分子聚合物溶液中，超声使亲水PET无纺布基材在高分子聚合物溶液中分散，然后在真空条件下保持水浴加热1~6小时，得到真空浸渍后的亲水PET无纺布；将步骤所得真空浸渍后的亲水PET无纺布在50~90℃的鼓风干燥箱中烘干，然后通过180~220℃的热轧辊，热轧成型得到具有纳米孔径的PET无纺布基复合锂离子电池隔膜。优选的制备方法，步骤中聚乙烯醇对应的水浴加热温度为90~95℃；优选的制备方法，羟甲基纤维素钠对应的水浴温度为25~50℃。优选的制备方法，步骤热轧辊为光辊热轧。进一步优选的制备方法，包括以下步骤：在水浴加热的条件下，将高分子聚合物溶解于去离子水中，得到高分子聚合物溶液；所述高分子聚合物和去离子水的质量比为1:100，水浴加热的温度为92℃，水浴加热的时间为6小时；所述的高分子聚合物为聚乙烯醇；将亲水PET无纺布基材浸泡于步骤所得高分子聚合物溶液中，超声使亲水PET无纺布基材在高分子聚合物溶液中分散，然后在真空条件下保持水浴加热4小时，得到真空浸渍后的亲水PET无纺布；将步骤所得真空浸渍后的亲水PET无纺布在60℃的鼓风干燥箱中烘干，然后通过200℃的热轧辊，光辊热轧成型得到具有纳米孔径的PET无纺布基复合锂离子电池隔膜。本专利技术相比现有技术具有以下优点：本专利技术的具有纳米孔径的PET无纺布基复合锂离子电池隔膜将PET无纺布和高分子聚合物复合成了一个整体，并制备了纳米级孔隙用于锂离子的迁移，解决了现有复合隔膜材料易分层的问题，该具有纳米孔径的PET无纺布基复合锂离子电池隔膜具有较高的孔隙率、较小的热收缩率和锂离子传质阻抗小、电化学性能优异的优点；本专利技术的制备方法中采用真空浸渍法实现了高分子聚合物对无纺布纤维孔隙的完全填充，解决了现有复合隔膜材料中高分子聚合物对无纺布填充不完全的问题；而低温过程中水分子的缓慢蒸发产生的多余孔隙又能防止无纺布孔隙被完全堵塞，将其孔径尺寸由微米缩小至纳米级别，解决了现有无纺布基隔膜材料孔隙过大的缺点，从而保持该具有纳米孔径的PET无纺布基复合锂离子电池隔膜较高的孔隙率；本专利技术的制备方法步骤少，易于操作，制备过程不涉及有毒试剂的使用，安全性高，适用于多种面密度、高透气性的PET亲水无纺布做基体材料，能够实现工业生产；本专利技术的具有纳米孔径的PET无纺布基复合锂离子电池隔膜可用于制备便携式或动力型锂离子电池。附图说明图1为电池循环50次前后的放电比容量图；图2为实施例1的具有纳米孔径的PET无纺布基复合锂离子电池隔膜在0.1C倍率下50次循环前后和商业化聚乙烯隔膜的电化学交流阻抗EIS图；图3为经过实施例1的具有纳米孔径的PET无纺布基复合锂离子电池隔膜在不同倍率下的充放电比容量图。具体实施方式本专利技术的目的是提供一种具有纳米孔径的PET无纺布基复合锂离子电池隔膜及其制备方法，通过以下技术方案实现：一种具有纳米孔径的PET无纺布基复合锂离子电池隔膜，由以下原料组成：亲水PET无纺布基材和高分子聚合物，所述亲水PET无纺布基材上均匀分布着微米级的小孔，纤维细度≤3D，孔隙率为50~70%，高分子聚合物填充在亲水PET无纺布基材的小孔内，将亲水PET无纺布基材的小孔缩小为纳米级，所述的高分子聚合物为聚乙烯醇或羟甲基纤维素钠。优选的亲水PET无纺布基材的规格参数为面密度10~40g/m2，厚度为10~80μm，孔隙率≥60%，124Mpa条件下的透气率≥2300mm/s。优选的高分子聚合物为聚乙烯醇。本专利技术还包括具有纳米孔径的PET无纺布基复合锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：在水浴加热的条件下，将高分子聚合物溶解于去离子水中，得到高分子聚合物溶液；所述高分子聚合物和去离子水的质量比为0.5~30:100，水浴加热的温度为25~95℃，水浴加热的时间为2~12小时；所述的高分子聚合物为聚乙烯醇或羟甲基纤维素钠；将亲水PET无纺布基材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有纳米孔径的PET无纺布基复合锂离子电池隔膜，其特征在于：由以下原料组成：亲水PET无纺布基材和高分子聚合物，所述亲水PET无纺布基材上均匀分布着微米级的小孔，纤维细度≤3D，孔隙率为50~70%，高分子聚合物填充在亲水PET无纺布基材的小孔内，将亲水PET无纺布基材的小孔缩小为纳米级，所述的高分子聚合物为聚乙烯醇或羟甲基纤维素钠。

【技术特征摘要】
1.一种具有纳米孔径的PET无纺布基复合锂离子电池隔膜，其特征在于：由以下原料组
成：亲水PET无纺布基材和高分子聚合物，所述亲水PET无纺布基材上均匀分布着微米级的
小孔，纤维细度≤3D，孔隙率为50~70%，高分子聚合物填充在亲水PET无纺布基材的小孔内，
将亲水PET无纺布基材的小孔缩小为纳米级，所述的高分子聚合物为聚乙烯醇或羟甲基纤
维素钠。
2.根据权利要求1所述的一种具有纳米孔径的PET无纺布基复合锂离子电池隔膜，其特
征在于：亲水PET无纺布基材的规格参数为面密度10~40g/m2，厚度为10~80μm，孔隙率≥
60%，124Mpa条件下的透气率≥2300mm/s。
3.根据权利要求1所述的一种具有纳米孔径的PET无纺布基复合锂离子电池隔膜，其特
征在于：所述的高分子聚合物为聚乙烯醇。
4.权利要求1所述的一种具有纳米孔径的PET无纺布基复合锂离子电池隔膜的制备方
法，其特征在于：包括以下步骤：
在水浴加热的条件下，将高分子聚合物溶解于去离子水中，得到高分子聚合物溶液；
所述高分子聚合物和去离子水的质量比为0.5~30:100，水浴加热的温度为25~95℃，水浴加
热的时间为2~12小时；所述的高分子聚合物为聚乙烯醇或羟甲基纤维素钠；
将亲水PET无纺布基材浸泡于步骤所得高分子聚合物溶液中，超声使亲水PET无纺
布基材在高分子聚合物溶液中分散，然后在真空条件下保持水浴加热1~6小时，得到真空浸
渍后的亲水PET无纺布；

【专利技术属性】
技术研发人员：张书振，张静，王海平，朱绍存，杨会敏，褚非非，李启帆，王绪华，程翠翠，
申请(专利权)人：山东泰鹏环保材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37