一种亲水全氟电池隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种亲水全氟电池隔膜及其制备方法，属于电池隔膜技术领域。制备方法包括如下步骤：(1)、将溶剂型聚偏二氟乙烯浆料置于聚四氟乙烯微孔膜基体内，在温度为10－80℃、湿度为5－45％、风速为0.5－5.0m/min的条件下进行初始相转化，第一次干燥后得到全氟疏水性基膜。(2)、将亲水改性反应液置于全氟疏水性基膜内，在温度为95－155℃、压力为0.01－0.50MPa、二氧化氯气氛为0.01－30g/m3的条件下进行亲水反应1－20min，第二次干燥后得到亲水全氟电池隔膜。上述方法得到的亲水全氟电池隔膜的孔隙率高、进行亲水层高度交联，电池隔膜的耐温度、耐化学品和电导率均大幅度提高。

【技术实现步骤摘要】
一种亲水全氟电池隔膜及其制备方法
本专利技术涉及电池隔膜
，具体而言，涉及一种亲水全氟电池隔膜及其制备方法。
技术介绍
电池隔膜是指在电池正极和负极之间的一层隔离材料，是电池中非常关键的部分，对电池安全性和成本有直接影响，其主要作用是：隔离正、负极并使电池内的电子不能自由穿过，让电解液中的离子在正负极之间自由通过。电池隔膜的的离子传导能力直接关系到电池的整体性能，其隔离正负极的作用使电池在过度充电或者温度升高的情况下能限制电流的升高，防止电池短路引起爆炸，具有微孔自闭保护作用，对电池使用者和设备起到安全保护的作用。现有的电池隔膜的的孔隙率低，耐温度效果不好，耐化学品性能不强，电导率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种亲水全氟电池隔膜的制备方法，方法简单，处理方便，容易实现工业化生产。本专利技术的另一目的在于提供一种上述制备方法得到的亲水全氟电池隔膜，孔隙率、耐温度、耐化学品和电导率均大幅度提高。本专利技术是采用以下技术方案实现的：一种亲水全氟电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：(1)、将溶剂型聚偏二氟乙烯浆料置于聚四氟乙烯微孔膜基体内，在温度为10－80℃、湿度为5－45％、风速为0.5－5.0m/min的条件下进行初始相转化，第一次干燥后得到全氟疏水性基膜；(2)、将亲水改性反应液置于全氟疏水性基膜内，在温度为95－155℃、压力为0.01－0.50MPa、二氧化氯气氛为0.01－30g/m3的条件下进行反应1－20min，第二次干燥后得到亲水全氟电池隔膜。进一步地，本专利技术较佳的实施例中，上述，聚四氟乙烯微孔膜基体的厚度为5－160μm、孔径为0.05－5.0μm、孔隙率为50－95％、纵横方向抗拉强度为40－120MPa。进一步地，本专利技术较佳的实施例中，上述溶剂型聚偏二氟乙烯浆料包括有机溶剂、聚偏二氟乙烯和无机固态纳米材料；优选地，有机溶剂包括高沸点溶剂和低沸点溶剂，高沸点溶剂和低沸点溶剂的质量比为1：(0.03－3.5)；优选地，高沸点溶剂选自二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二甲基乙酰胺和N－吡咯烷酮中的至少一种；优选地，高沸点溶剂为二甲基乙酰胺；优选地，低沸点溶剂选自丙酮、丁酮、乙醇、醋酸乙酯中的至少一种；优选地，低沸点溶剂为丙酮；优选地，无机固态纳米材料为二氧化硅；优选地，二氧化硅的粒径为50－120nm。进一步地，本专利技术较佳的实施例中，按照质量百分数计，有机溶剂占浆料的85－96％，聚偏二氟乙烯占浆料的2－12％，无机固态纳米材料占浆料的0－5％。进一步地，本专利技术较佳的实施例中，上述亲水改性反应液包括溶剂、反应物和催化剂；优选地，溶剂为甲醇或乙醇；优选地，反应物包括含有一个反应官能团的丙烯酸酯类化合物以及含有两个反应官能团的丙烯酸酯类化合物和/或含有三个反应官能团的丙烯酸酯类化合物；优选地，含有一个反应官能团的丙烯酸酯类化合物与含有两个反应官能团的丙烯酸酯类化合物的摩尔比为(1.0－3.0)：(0.30－2.0)；优选地，含有一个反应官能团的丙烯酸酯类化合物与含有两个反应官能团的丙烯酸酯类化合物的摩尔比为2：1；优选地，含有一个反应官能团的丙烯酸酯类化合物与含有三个反应官能团的丙烯酸酯类化合物的摩尔比为(1.5－5.0)：(0.30－2.0)；优选地，含有一个反应官能团的丙烯酸酯类化合物与含有三个反应官能团的丙烯酸酯类化合物的摩尔比为3：1；优选地，含有一个反应官能团的丙烯酸酯类化合物、含有两个反应官能团的丙烯酸酯类化合物和含有三个反应官能团的丙烯酸酯类化合物的摩尔比为(3.0－8.0)：(0.30－2.0)：(0.10－1.0)；优选地，含有一个反应官能团的丙烯酸酯类化合物、含有两个反应官能团的丙烯酸酯类化合物和含有三个反应官能团的丙烯酸酯类化合物摩尔比为5.0：1.0：1.0；优选地，含有一个反应官能团的丙烯酸酯类化合物选自甲基丙烯酸－2－羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙磺酸钠和乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯中的至少一种；优选地，含有两个反应官能团的丙烯酸酯类化合物选自聚乙二醇二丙烯酸酯、乙氧基双酚A二丙烯酸酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、二丙二醇二丙烯酸酯和二缩三丙二醇二丙烯酸酯中的至少一种；优选地，含有三个反应官能团的丙烯酸酯类化合物选自三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和甘油三甲基丙烯酸酯中的至少一种；优选地，催化剂为无机过氧化物或/和有机过氧化物；优选地，无机过氧化物为过硫酸铵；优选地，有机过氧化物为过氧化苯甲酰或/和过氧化苯甲酸叔丁酯。进一步地，本专利技术较佳的实施例中，按照体积百分数计，溶剂占亲水改性反应液的80－98％，反应物占亲水改性反应液的1.98－19.0％，催化剂占亲水改性反应液的0.02－5.0％。进一步地，本专利技术较佳的实施例中，上述步骤(1)中，初始相转化后，第一次干燥前，还包括在乙醇水浴和热水浴中完全相转化定型的步骤。进一步地，本专利技术较佳的实施例中，上述第一次干燥是先烘干、再高温定型。进一步地，本专利技术较佳的实施例中，上述步骤(2)中，亲水反应后，第二次干燥前，还包括在清洗水浴中进行清洗的步骤。上述的制备方法制备得到一种亲水全氟电池隔膜。本专利技术的较佳实施例提供的亲水全氟电池隔膜的制备方法的有益效果是：聚四氟乙烯微孔膜基体与溶剂型聚偏二氟乙烯浆料在具有风速的风洞内相转化，可以在聚四氟乙烯微孔膜基体上制造出一种具有冰花结构的聚偏二氟乙烯纤维，从而得到一种小孔径、高孔隙率、高耐温性、高化学惰性和高介电常数的全氟疏水性基膜；将亲水改性反应液在全氟疏水性基膜内反应，可以在保持上述优良特性的同时提高电池隔膜的表面张力，从而得到一种能够与电解质高度亲和，吸收和保持电解质的能力更强，能充分稳定电池的高性能的电池隔膜。本专利技术提供的上述制备方法得到的电池隔膜的有益效果为：电池隔膜具有小孔径、高孔隙率、高耐温性、高化学惰性和高介电常数的特性，并且电池隔膜的表面张力较高，能够与电解质高度亲和、吸收和保持电解质的能力更强、能充分稳定电池的高性能，能够作为电池隔膜或过滤膜进行使用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图也属于本专利技术的保护范围。图1为亲水全氟电池隔膜的膜表面扫描电镜图像；图2为亲水全氟电池隔膜的膜断面扫描电镜图像。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的亲水全氟电池隔膜的制备方法进行具体说明。一种亲水全氟电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：(1)、将溶剂型聚偏二氟乙烯浆料置于聚四氟乙烯微孔膜基体内，在温度为10－80℃、湿度为5－45％、风速为0.5－5.0m/min的条件下初始相转化后，第一次干燥后得到全氟疏水性基膜，聚四氟乙烯微孔膜基体与溶剂型聚偏二氟乙烯浆料在两个相转化过程中，可以在聚四氟乙烯微孔膜基体上制造出一种具有冰花结构的聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种亲水全氟电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)、将溶剂型聚偏二氟乙烯浆料置于聚四氟乙烯微孔膜基体内，在温度为10－80℃、湿度为5－45％、风速为0.5－5.0m/min的条件下进行初始相转化，第一次干燥后得到全氟疏水性基膜；(2)、将亲水改性反应液置于所述全氟疏水性基膜内，在温度为95－155℃、压力为0.01－0.50MPa、二氧化氯气氛为0.01－30g/m3的条件下进行亲水反应1－20min，第二次干燥后得到亲水全氟电池隔膜。

【技术特征摘要】
1.一种亲水全氟电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)、将溶剂型聚偏二氟乙烯浆料置于聚四氟乙烯微孔膜基体内，在温度为10－80℃、湿度为5－45％、风速为0.5－5.0m/min的条件下进行初始相转化，第一次干燥后得到全氟疏水性基膜；(2)、将亲水改性反应液置于所述全氟疏水性基膜内，在温度为95－155℃、压力为0.01－0.50MPa、二氧化氯气氛为0.01－30g/m3的条件下进行亲水反应1－20min，第二次干燥后得到亲水全氟电池隔膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯微孔膜基体的厚度为5－160μm、孔径为0.05－5.0μm、孔隙率为50－95％、纵横方向抗拉强度为40－120MPa。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂型聚偏二氟乙烯包括有机溶剂、聚偏二氟乙烯和无机固态纳米材料；优选地，所述有机溶剂包括高沸点溶剂和低沸点溶剂，所述高沸点溶剂和所述低沸点溶剂的质量比为1：(0.03－3.5)；优选地，所述高沸点溶剂选自二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二甲基乙酰胺和N－吡咯烷酮中的至少一种；优选地，所述高沸点溶剂为二甲基乙酰胺；优选地，所述低沸点溶剂选自丙酮、丁酮、乙醇、醋酸乙酯中的至少一种；优选地，所述低沸点溶剂为丙酮；优选地，所述无机固态纳米材料为二氧化硅；优选地，所述二氧化硅的粒径为50－120nm。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，按照质量百分数计，所述有机溶剂占所述浆料的85－96％，所述聚偏二氟乙烯占所述浆料的2－12％，所述无机固态纳米材料占所述浆料的0－5％。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述亲水改性反应液包括溶剂、反应物和催化剂；优选地，所述溶剂为甲醇或乙醇；优选地，所述反应物包括含有一个反应官能团的丙烯酸酯类化合物以及含有两个反应官能团的丙烯酸酯类化合物和/或含有三个反应官能团的丙烯酸酯类化合物；优选地，所述含有一个反应官能团的丙烯酸酯类化合物与所述含有两个反应官能团的丙烯酸酯类化合物的摩尔比为(1.0－3.0)：(0.30－2.0)；优选地，所述含有一个反应官能团的丙烯酸酯类化合物与所述含有两个反应官能团的丙烯酸酯类化合物的摩尔比为2：1；优选地，所述含有一个反应官能团的丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：马炳荣，马剑波，陈胜利，
申请(专利权)人：苏州名列膜材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32