一种锂电池隔膜的制备方法、锂电池隔膜以及锂离子电池技术

本发明专利技术涉及锂离子电池领域，提供了一种锂电池隔膜的制备方法，将PAN聚合物溶于第一份DMF溶剂，将纳米纤维素投入第二份DMF溶剂中，搅拌分散均匀；再往第一份DMF溶剂中加入PVP添加剂；将第一份DMF溶剂与第二份DMF溶剂混合均匀；所述铸膜液经过真空脱泡处理去除所述混合溶液中的气泡；将去掉气泡的所述混合溶液放入制膜设备中制膜。本发明专利技术的一种锂电池隔膜的制备方法，得到的锂电池隔膜，拥有极好的机械强度。提供了一种锂电池隔膜，由上述任一所述的制备方法制得，一种锂电池隔膜，由三层形成，第二层具有的若干指状孔第一层和第三层都具有若干透气孔。提供了一种锂离子电池，包括上述任一所述的锂电池隔膜，电池循环性能更好。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池隔膜的制备方法、锂电池隔膜以及锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池领域，具体为一种锂电池隔膜的制备方法、锂电池隔膜以及锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池是新型的二次可充电电池,与目前使用的碱/锰电池、铅/酸电池以及镍氢等电池相比,锂离子电池具有开路电压高、比容量高、循环寿命长、安全性好、自放电率低、无记忆效应等优点。特别是随着移动通信产品的普及、便携式电子产品的迅猛发展，对充电电池性能的要求不断提高，锂离子电池的发展成为一个新方向，受到人们的广泛关注。锂离子电池主要由正极、负极、电解液和聚合物隔膜组成。聚合物隔膜作为锂离子电池的一个重要组成部分，其主要作用是将电池的正、负极隔开，既防止正负极接触而发生短路，同时又可使电解质离子自由迁移通过。因此聚合物隔膜对电池的容量、循环性、充放电电流密度等关键特性参数有着决定性的影响。一般情况下，为了提高(隔膜/聚合物电解质)体系的电导率，需要选择介电常数较大、结晶度低、电化学性能稳定和热稳定性好的聚合物，比如聚丙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氧乙烯等一种或几种的共混物。目前聚合物隔膜主要存在的问题是：高子导电性与力学性能之间矛盾、浸相性差、低温电导率低以及循环稳定性弱等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种锂电池隔膜的制备方法、锂电池隔膜以及锂离子电池，其隔膜的机械强度高、表面张力大、热尺寸稳定性强、循环性能更好。为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：一种锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：S1，将PAN聚合物溶于第一份DMF溶剂；将纳米纤维素投入第二份DMF溶剂中，搅拌分散均匀；S2，再往第一份DMF溶剂中加入PVP添加剂；S3，将第一份DMF溶剂与第二份DMF溶剂混合均匀，得到均匀的铸膜液；S4，所述铸膜液经过真空脱泡处理去除所述铸膜液中的气泡；S5，将去掉气泡的所述铸膜液放入制膜设备中制膜；S6，先将制得的膜放到蒸馏水中浸泡；S7，再将制得的膜和蒸馏水一起置于干燥箱。进一步，所述凝固浴去除离子水，且所述凝固浴的温度为65℃。进一步，所述制膜设备为匀胶机。进一步，所述步骤S3中需搅拌2小时，所述步骤S4中的搅拌采用搅拌机，且所述搅拌机的转速在8000～12000r/min之间。进一步，所述PAN聚合物浓度范围在5wt％～15wt％之间，所述PVP添加剂的浓度范围在0～5wt％之间，所述纳米纤维素的添加量占所述隔膜的1％～30％。本专利技术实施例提供另一种技术方案：一种锂电池隔膜，由上述任一所述的制备方法制得；所述隔膜包括第一层、第二层以及第三层，所述第二层位于所述第一层以及所述第三层之间；所述第一层以及所述第三层均具有若干透气孔，各所述透气孔均沿所述薄膜的厚度方向曲折延伸，所述第二层具有若干指状孔，各所述指状孔均沿所述第二层的厚度方向曲折延伸。进一步，所述隔膜厚度均匀，所述厚度在10～60μm之间。进一步，各所述透气孔的孔径范围均在80～300nm之间，各所述指状孔的孔径范围均在400～800nm之间。进一步，各所述指状孔的孔壁均具有若干互通孔，各所述互通孔的孔径范围均在50～200nm之间。本专利技术实施例提供另一种技术方案：一种锂离子电池，包括壳体正极以及负极，所述正极和所述负极安装在所述壳体的两端，还包括上述任一所述的锂电池隔膜，所述锂电池隔膜位于所述壳体内，且隔开所述正极和负极；所述锂电池隔膜中填充有可自由穿过各所述指状孔的电解液。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：一种锂电池隔膜的制备方法，通过步骤S1`S7方法得到的锂电池隔膜，拥有极好的机械强度，利用纳米纤维素良好的电解液浸润性，改善了隔膜的表面张力，利用纳米纤维素具有良好的热尺寸稳定性，使得本隔膜在200℃时尺寸也非常稳定。一种锂电池隔膜，由三层形成，第二层具有的若干指状孔，各指状孔之间互通，孔隙率高，因此可以保存大量的电解液，提高锂离子电池的循环性能，第一层和第三层都具有若干透气孔，透气度高。一种锂离子电池，利用上述锂电池隔膜，电池循环性能更好、比容量更高、循环寿命更长、安全性更高、自放电率更低。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种锂电池隔膜的制备方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种锂电池隔膜的显微图；具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术实施例提供一种锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：S1,将PAN聚合物溶于第一份DMF溶剂；将纳米纤维素投入第二份DMF溶剂中，搅拌分散均匀；S2，再往第一份DMF溶剂中加入PVP添加剂；S3，将第一份DMF溶剂与第二份DMF溶剂混合均匀，得到均匀的铸膜液；S4，所述铸膜液经过真空脱泡处理去除所述铸膜液中的气泡；S5，将去掉气泡的所述铸膜液放入制膜设备中制膜；S6，先将制得的膜放到蒸馏水中浸泡；S7，再将制得的膜和蒸馏水一起置于干燥箱。其中，在得到均匀的铸膜液后，并在制膜设备中制膜时，采用了浸入沉淀法，具体为：当步骤S2得到的溶液放入凝固浴中时，PAN(聚丙烯腈)和纳米纤维素混合的浓度很快达到相分离数值，而在膜底层内部的PAN(聚丙烯腈)和纳米纤维素混合浓度尚未达到其分离值，同时，PAN(聚丙烯腈)分子在隔膜的厚度方向上运动，所以使得膜表面的PAN(聚丙烯腈)和纳米纤维素混合浓度有所增加，因此形成了不对称的且致密的表皮层1；在得到了表皮层1之后，表面固态的PAN(聚丙烯腈)和纳米纤维素的混合层会发生脱水效应，该效应会产生收缩应力，由于PAN(聚丙烯腈)存在着运动，就可以消除一部分收缩应力，但是不能完全消除，多余的收缩应力就会使致密的表皮层1在表皮层1的下侧发生破裂，发生破裂后，DMF溶剂(N，N-二甲基甲酰胺)就会沿着隔膜的厚度方向往下移动并最终溶于水中，而在往下移动的过程中，与位于表皮层1下方的PAN(聚丙烯腈)和纳米纤维素混合液中的纳米纤维素产生反应，留下一条沿隔膜厚度方向延伸的通道，类似“指”状，我们称之指状孔，当一个指状孔出现，由于纳米纤维素的收缩，就会使指状孔向两侧发展下去，形成若干指状孔，形成指状孔层3，而又由于溶剂和非溶剂的快速的交换可以使得各指状孔孔壁上形成若干互通孔，使得这些指状孔之间是互通的；但是由于第三溶液放置在玻璃器皿中，底部的玻璃板会阻碍上述指状孔一直在隔膜的厚度方向往下延伸，所以PAN(聚丙烯腈)还会贴着玻璃板形成一层与表皮层1相似的底皮层3，它同样也是不对称且致密的，其中，虽然表皮层1和底皮层3都致密，但是还是会存在着若干微孔；在形成了上述表皮层1底皮层3以及中间的指状孔层3的同时，分散在第二溶液中的PVP(聚乙烯吡咯烷酮)作为一种亲水性高分子的添加剂，它的性质明显的区别于溶剂和溶质，其主要的作用是调节表皮层1、中间的指状孔层3以及底皮层3上的微孔的尺寸，它能够缩小或增大这个尺寸。本制备方法的核心点在于纳米纤维素，还有均作为致孔剂的DMF溶剂和PVP添加剂，由于纳米纤维素具有纯度高、结晶度大、氢键作用强、高温尺寸稳定、可形成超细三维本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将PAN聚合物溶于第一份DMF溶剂；将纳米纤维素投入第二份DMF溶剂中，搅拌分散均匀；S2，再往第一份DMF溶剂中加入PVP添加剂；S3，将第一份DMF溶剂与第二份DMF溶剂混合均匀，得到均匀的铸膜液；S4，所述铸膜液经过真空脱泡处理去除所述铸膜液中的气泡；S5，将去掉气泡的所述铸膜液放入制膜设备中制膜；S6，先将制得的膜放到蒸馏水中浸泡；S7，再将制得的膜和蒸馏水一起置于干燥箱。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将PAN聚合物溶于第一份DMF溶剂；将纳米纤维素投入第二份DMF溶剂中，搅拌分散均匀；S2，再往第一份DMF溶剂中加入PVP添加剂；S3，将第一份DMF溶剂与第二份DMF溶剂混合均匀，得到均匀的铸膜液；S4，所述铸膜液经过真空脱泡处理去除所述铸膜液中的气泡；S5，将去掉气泡的所述铸膜液放入制膜设备中制膜；S6，先将制得的膜放到蒸馏水中浸泡；S7，再将制得的膜和蒸馏水一起置于干燥箱。2.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜的制备方法，其特征在于：所述凝固浴去除离子水，且所述凝固浴的温度为65℃。3.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜的制备方法，其特征在于：所述制膜设备为匀胶机。4.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中需搅拌2小时，所述步骤S4中的搅拌采用搅拌机，且所述搅拌机的转速在8000～12000r/min之间。5.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜的制备方法，其特征在于：所述PAN聚合物浓度范围在5wt％～15wt％之间，所述PVP添加剂的浓度范围在0～5wt％之间，所述纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宣宣，解明，胡韬，唐建，何宇，
申请(专利权)人：武汉艾特米克超能新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42