一种基于混合溶剂多级挥发机制制备锂电池隔膜的方法技术

本发明专利技术公开一种基于混合溶剂多级挥发机制制备锂电池隔膜的方法，包括：一定质量的PVDF‑HFP在一定质量的第一溶剂中加热溶解，一定质量的PVDF‑HFP在一定质量的第一溶剂中常温溶解，将上述两部分混合均匀后再加入一定质量的第二溶剂，混合均匀后涂覆在基材上，干燥后便获得锂电池隔膜。本发明专利技术将PVDF‑HFP分两次加入第一溶剂中，形成带有链结的交联网状结构，加入第二溶剂，使链结部分溶解，溶解的部分链结形成交联网状结构，并围绕在链结周围，干燥后，第一溶剂挥发形成主要的锂离子传输孔洞，第二溶剂挥发，在链结周围的交联网状结构形成孔洞，有利于加强锂电池薄膜链结周围的强度，继而加强了锂电池隔膜的强度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于混合溶剂多级挥发机制制备锂电池隔膜的方法
本专利技术涉及锂电池隔膜
，尤其涉及一种基于混合溶剂多级挥发机制制备锂电池隔膜的方法。
技术介绍
近年来，随着新能源的不断发展，锂电池的需求量也在不断增加，提高电池的整体安全性和电化学性能是目前发展锂电池的重点。隔膜是锂电池的重要组成部分，影响了界面结构和内部阻抗，对电池的热稳定性，循环性能，倍率性能以及安全性起到了至关重要的作用。倒相法是制备锂电池聚合物隔膜的一种常用方法，其优点是工艺简单，成本低廉，易于操作，所获得的膜有较高的吸液率，良好的电导率，并可以溶于许多有机溶剂，被认为是理想的膜材料，但缺点是机械强度、倍率性能等不如常用的Celgard隔膜。因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种基于混合溶剂多级挥发机制制备锂电池隔膜的方法，提升倒相法制备的锂电池隔膜的机械强度、倍率性能。本专利技术的技术方案如下：提供一种基于混合溶剂多级挥发机制制备锂电池隔膜的方法，包括以下步骤，S1：称取一定质量的聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)，加入一定质量的第一溶剂中，加热搅拌，形成均一的第一胶状溶液，PVDF-HFP与第一溶剂的质量比的范围为：0.08-0.15。该步骤中PVDF-HFP完全溶解于第一溶剂中，形成一个交联网状结构。S2：称取一定质量的PVDF-HFP加入一定质量的第一溶剂中，常温搅拌形成均匀的悬浊液，将所述悬浊液加入第一胶状溶液中并常温搅拌，得到均匀的第二胶状溶液，PVDF-HFP与第一溶剂的质量比的范围为：0.1-0.6；在步骤S1中加入PVDF-HFP与本步骤中加入PVDF-HFP的质量比的范围为：3.0-4.2。该步骤中的PVDF-HFP在常温搅拌中没有完全溶解于溶剂中，其与第一胶状溶液混合搅拌均匀后形成第二胶状溶液，所述第二胶状溶液为含有链结的交联网状结构，步骤S1中完全溶解的PVDF-HFP在第二胶状溶液中充当主要的交联网状结构，本步骤中未完全溶解的PVDF-HFP在第二胶状溶液中充当链结。S3：将一定质量的第二溶剂加入第二胶状溶液中，常温搅拌，形成均匀的第三胶状溶液，所述第二溶剂与第二胶状溶液的质量比的范围为：0-0.5。该步骤中，第二溶剂对第二胶状溶液中的未完全溶解的PVDF-HFP进行部分溶解，其与第二胶状溶液混合搅拌均匀后形成第三胶状溶液，所述第三胶状溶液也为含有链结的交联网状结构，步骤S1和步骤S2通过第一溶剂溶解的PVDF-HFP在第三胶状溶液中充当主要的交联网状结构，步骤S3中通过第二溶剂溶解的PVDF-HFP在第三胶状溶液中充当次要的交联网状结构，未完全溶解的PVDF-HFP在第三胶状溶液中充当链结，且步骤S3中第二溶剂溶解的PVDF-HFP形成的交联网状结构主要围绕在链结周围。S4：用涂覆机将得到的均一的第三胶状溶液涂覆在基材上，干燥后，得到不同厚度的锂电池隔膜隔膜，厚度范围为:10μm-120μm。第一溶剂挥发形成主要的锂离子传输孔洞，第二溶剂挥发，在链结周围的交联网状结构形成孔洞，有利于加强锂电池薄膜链结周围的强度，继而加强了锂电池隔膜的强度。进一步地，在步骤S3中，所述第二溶剂中添加有无机材料，无机材料与第二溶剂的质量比的范围为0-0.15，所述无机材料的粒径范围为：15nm-5000nm，所述无机材料为Al2O3、SiO2、TiO2中的一种或至少两种的混合物。所述无机材料的团聚可以有利于锂离子的传输，同时，无机材料粒子限制了PVDF-HFP链的自由运动，进一步提升锂电池隔膜的结构强度。进一步地，所述第一溶剂的挥发强度大于第二溶剂的挥发强度。第一溶剂会先于第二溶剂挥发掉，而且第二溶剂会有部分残留在PVDF-HFP膜中，可以起到增塑剂的作用，加强PVDF-HFP膜的韧性；同时残留的第二溶剂有利于电解液的浸润。进一步地，所述第一溶剂为丙酮，所述第二溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、二乙基乙酰胺(DEAc)、磷酸三甲酯(TMP)、磷酸三乙酯(TEP)、六甲基磷酸铵(HMPA)和四甲基尿(TMU)中的一种。优选的，所述第一溶剂为丙酮，第二溶剂为NMP。进一步地，在步骤S1中，加热的温度范围为45℃-55℃，第一胶状溶液的粘度范围为：1000cp-5000cp。在步骤S2中，常温的温度范围为15℃-30℃，第二胶状溶液的粘度范围为：1000cp-4500cp。在步骤S3中，常温的温度范围为15℃-30℃，第二胶状溶液的粘度范围为：2000cp-5500cp。在步骤S4中，所述锂电池隔膜的厚度范围为:10μm-120μm。进一步地，所述基材为可以重复利用的基材，采用可重复利用的基材，降低生产成本。进一步地，所述基材为铝箔或者铜箔或者玻璃板。采用上述方案，本专利技术提供一种基于混合溶剂多级挥发机制制备锂电池隔膜的方法，通过将PVDF-HFP分两次加入第一溶剂中，形成带有链结的交联网状结构，加入第二溶剂，使链结部分溶解，溶解的部分链结形成交联网状结构，并围绕在链结周围，干燥后，第一溶剂挥发形成主要的锂离子传输孔洞，第二溶剂挥发，在链结周围的交联网状结构形成孔洞，有利于加强锂电池薄膜链结周围的强度，继而加强了锂电池隔膜的强度。进一步地，在第二溶剂中添加无机材料，所述无机材料的团聚可以有利于锂离子的传输，同时，无机材料粒子限制了PVDF-HFP链的自由运动，进一步提升锂电池隔膜的结构强度。而且，第二溶剂部分残留在PVDF-HFP膜中，可以起到增塑剂的作用，加强PVDF-HFP膜的韧性；同时残留的第二溶剂有利于电解液的浸润。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2为商业Celgard2400隔膜、单一溶剂丙酮所制PVDF-HFP隔膜和实施例1所得PVDF-HFP-NMP隔膜的扫描电镜图；图3为商业Celgard2400隔膜、单一溶剂丙酮所制PVDF-HFP隔膜和实施例1所制得的PVDF-HFP-NMP隔膜在1C时所表现的电池循环性能；图4为实施例4所制得的PVDF-HFP-Al2O3隔膜在1C是的循环性能和库伦效率；图5为商业Celgard2400隔膜和实施例1所得PVDF-HFP-NMP隔膜在10C时所表现的电池循环性能。具体实施方式以下结合附图和具体实施例，对本专利技术进行详细说明。实施例1请参阅图1，本专利技术提供一种基于混合溶剂多级挥发机制制备锂电池隔膜的方法，包括以下步骤：S1：称取一定质量的PVDF-HFP，加入一定质量的丙酮中，PVDF-HFP与丙酮的质量比为：0.1，并在水浴45℃-55℃加热搅拌，形成均一的第一胶状溶液，粘度为：1500cp。S2：称取一定质量的PVDF-HFP加入一定质量的丙酮中，PVDF-HFP与丙酮的质量比为：0.6，常温搅拌形成均匀的悬浊液，然后加入第一胶状溶液中常温搅拌，得到均匀的第二胶状溶液，粘度是：2000cp。在步骤S1中加入PVDF-HFP与本步骤中加入PVDF-HFP的质量比为：3.0。S3：将一定量的NMP加入第二胶状溶液中，NMP与第二胶状溶液的质量比为：0.2，继续搅拌，得到均匀的第三胶状溶液，粘度是2500cp。S4：将得到的均一的第三胶液用涂覆机涂覆在铝箔上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于混合溶剂多级挥发机制制备锂电池隔膜的方法，其特征在于，包括以下步骤，S1：称取一定质量的聚偏氟乙烯‑六氟丙烯(PVDF‑HFP)，加入一定质量的第一溶剂中，加热搅拌，形成均一的第一胶状溶液，PVDF‑HFP与第一溶剂的质量比的范围为：0.08‑0.15；S2：称取一定质量的PVDF‑HFP加入一定质量的第一溶剂中，常温搅拌形成均匀的悬浊液，将所述悬浊液加入第一胶状溶液中并常温搅拌，得到均匀的第二胶状溶液，PVDF‑HFP与第一溶剂的质量比的范围为：0.1‑0.6；在步骤S1中加入PVDF‑HFP与本步骤中加入PVDF‑HFP的质量比的范围为：3.0‑4.2；S3：将一定质量的第二溶剂加入第二胶状溶液中，常温搅拌，形成均匀的第三胶状溶液，所述第二溶剂与第二胶状溶液的质量比的范围为：0‑0.5；S4：用涂覆机将得到的均一的第三胶状溶液涂覆在基材上，干燥后，得到不同厚度的锂电池隔膜。

【技术特征摘要】
1.一种基于混合溶剂多级挥发机制制备锂电池隔膜的方法，其特征在于，包括以下步骤，S1：称取一定质量的聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)，加入一定质量的第一溶剂中，加热搅拌，形成均一的第一胶状溶液，PVDF-HFP与第一溶剂的质量比的范围为：0.08-0.15；S2：称取一定质量的PVDF-HFP加入一定质量的第一溶剂中，常温搅拌形成均匀的悬浊液，将所述悬浊液加入第一胶状溶液中并常温搅拌，得到均匀的第二胶状溶液，PVDF-HFP与第一溶剂的质量比的范围为：0.1-0.6；在步骤S1中加入PVDF-HFP与本步骤中加入PVDF-HFP的质量比的范围为：3.0-4.2；S3：将一定质量的第二溶剂加入第二胶状溶液中，常温搅拌，形成均匀的第三胶状溶液，所述第二溶剂与第二胶状溶液的质量比的范围为：0-0.5；S4：用涂覆机将得到的均一的第三胶状溶液涂覆在基材上，干燥后，得到不同厚度的锂电池隔膜。2.根据权利要求1所述的一种基于混合溶剂多级挥发机制制备锂电池隔膜的方法，其特征在于，在步骤S3中，所述第二溶剂中添加有无机材料，无机材料与第二溶剂的质量比的范围为0-0.15，所述无机材料的粒径范围为：15nm-5000nm，所述无机材料为Al2O3、SiO2、TiO2中的一种或至少两种的混合物。3.根据权利要求1所述的一种基于混合溶剂多级挥发机...

【专利技术属性】
技术研发人员：何伟东，杨铜陵，陈太宝，
申请(专利权)人：深圳锂硫科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44