一种电池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯复合隔膜制造技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，具体为一种电池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯复合隔膜，以质量分数计，所述复合隔膜中含聚四氟乙烯70％～95％，含聚碳酸酯5％～30％；聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯；通过静电纺丝法制备得到。具有丰富的孔道结构和较高的孔隙率，具有良好的透气性，利于电解液的吸收和保持，而且有利于离子在隔膜中的传输，提高了锂离子电池的充放电效率。因此，本发明专利技术公开的电池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯复合隔膜展现出优异的透气性和热稳定性，显著提高了与电解液的亲和性，对电解液的接触角和吸液率更优良。

A Polytetrafluoroethylene/Polycarbonate Composite Separator for Batteries

The invention belongs to the technical field of lithium ion batteries, in particular to a polytetrafluoroethylene/polycarbonate composite separator for batteries, which contains 70%-95% of polytetrafluoroethylene and 5%-30% of polycarbonate in mass fraction; polycarbonate is aromatic polycarbonate; and is prepared by electrospinning method. It has abundant pore structure and high porosity. It has good permeability. It is conducive to the absorption and maintenance of electrolyte. It is also conducive to the transport of ions in the diaphragm, and improves the charging and discharging efficiency of lithium ion batteries. Therefore, the polytetrafluoroethylene/polycarbonate composite diaphragm disclosed in the present invention exhibits excellent air permeability and thermal stability, significantly improves the affinity with the electrolyte, and has better contact angle and liquid absorption rate for the electrolyte.

【技术实现步骤摘要】
一种电池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯复合隔膜
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种电池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯复合隔膜。
技术介绍
锂离子电池(LIBs)具有电压高、比能量高、寿命长、无记忆效应、环境友好、充电速度快、自放电率低等优势，目前已然成为最受关注、产量最高的消费类电池品种。锂离子电池隔膜具有避免电池正负电极接触、保有电解液、允许锂离子通过的重要作用，其性能会对锂离子电池的电化学性能产生巨大影响。因此，对电池隔膜进行研究开发、提高隔膜性能将是未来锂离子电池发展的一个重要部分。锂离子电池所用的隔膜应同时具有电子绝缘性和电解质离子导体的特性，且必须具备良好的力学性能和化学、电化学稳定性，以及能够在充放电的反复循环过程中始终保持对电解液良好的浸润性等。隔膜虽然不会影响电池的能量储存和输出，但是隔膜对电池的界面结构、内阻、容量、循环和安全都有着至关重要的作用。目前商业锂电池隔膜应用比较广泛的是聚烯烃微孔膜，如聚乙烯和聚丙烯隔膜，但这种隔膜的热稳定性较差，润湿性、孔隙率和电解液的吸收率等都比较低，存在安全隐患，不足以满足人们的要求。中国专利技术专利201510145561.5公开了一种聚酰亚胺多孔纳米纤维电极隔膜，采用可溶性金属盐配制纺丝前躯体，然后与聚酰胺酸溶液通过高压静电纺丝、亚热胺化和酸处理，得到聚酰亚胺纳微米多孔纤维膜；有效提高隔膜的机械强度、热稳定性，降低电阻，从而提高超级电容器的电化学性能。中国专利技术专利201711101403.5公开了一种锂离子电池用隔膜，由基膜及覆盖两侧的涂层组成，基膜由聚砜膜和无纺布复合而成；涂层由硬脂酸聚氧乙烯酯、聚丙烯增强纤维、纳米锌锰粉、硝酸铈、六偏磷酸钠、烷基磺酸钠、丙二醇苯醚、丁醚醋酸酯、聚氧乙烯醚、陶瓷粉体组成。该专利技术制备的隔膜具有强度高、抗氧化性和热稳定性强的优点；但该隔膜成分复杂、制备方法复杂且成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种电池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯复合隔膜，具有优异的热稳定性能兼具较高的透气性、润湿性和电解液的吸液率，综合性能优异，能够广泛应用于锂离子电池中满足更高的使用要求。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种电池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯复合隔膜，以质量分数计，所述复合隔膜中含聚四氟乙烯70％～95％，含聚碳酸酯5％～30％；其中，所述复合隔膜通过下述方法制得：称取7.0g～9.0g聚四氟乙烯和0.5g～3.0g聚碳酸酯，搅拌溶解于60g～100gDMF中；取适量溶液进行静电纺丝，静电纺丝参数如下：纺丝电压为20kV，推进速率为0.02mL/min，纺丝接收距离为20cm，注射器针头为8#，在室温下纺丝4-12h制得电池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯复合隔膜。本专利技术中，所述的聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯。优选的，聚碳酸酯选自双酚A聚碳酸酯、四氯双酚A聚碳酸酯、四溴双酚A聚碳酸酯中的一种。本专利技术通过静电纺丝法制备了电池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯复合隔膜，具有丰富的孔道结构和较高的孔隙率，具有良好的透气性，利于电解液的吸收和保持，而且有利于离子在隔膜中的传输，提高了锂离子电池的充放电效率。本专利技术采用的聚四氟乙烯具有热稳定性好的优点。此外，本专利技术采用的聚碳酸酯具有阻燃的效果，同时聚碳酸酯与锂离子电池电解液具有较高的亲和性，将聚碳酸酯与聚四氟乙烯共混后制备隔膜，在保持隔膜热稳定性好的同时，大幅降低了电解液在隔膜表面的接触角，显著提高了隔膜与锂离子电池电解液间的亲和性，并有效提高了隔膜对电解液的保液率。本专利技术还提供一种锂离子电池，包括电极组和非水电解液，所述电极组包括正极、负极和隔膜，其中，所述隔膜为上述电池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯复合隔膜。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点和进步：本专利技术提供的电池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯复合隔膜的制备方法工艺简单，易于操作，制备得到的锂离子电池用隔膜展现出优异的透气性、与电解液的亲和性和热稳定性，显著提高了传统隔膜与锂离子电池电解液间的亲和性，对电解液的接触角和吸液率更优良。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，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。所用试剂或仪器均为可以通过市售购买获得的常规产品。实施例1称取7.0g聚四氟乙烯和3.0g四氯双酚A聚碳酸酯，搅拌溶解于80gDMF中；取适量溶液进行静电纺丝，静电纺丝参数如下：纺丝电压为20kV，推进速率为0.02mL/min，纺丝接收距离为20cm，注射器针头为8#，在室温下纺丝6h制得电池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯复合隔膜。实施例2称取8.3g聚四氟乙烯和1.7g双酚A聚碳酸酯，搅拌溶解于60gDMF中；取适量溶液进行静电纺丝，静电纺丝参数如下：纺丝电压为20kV，推进速率为0.02mL/min，纺丝接收距离为20cm，注射器针头为8#，在室温下纺丝4h制得电池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯复合隔膜。实施例3称取9.5g聚四氟乙烯和0.5g四溴双酚A聚碳酸酯，搅拌溶解于100gDMF中；取适量溶液进行静电纺丝，静电纺丝参数如下：纺丝电压为20kV，推进速率为0.02mL/min，纺丝接收距离为20cm，注射器针头为8#，在室温下纺丝12h制得电池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯复合隔膜。实施例4称取9.0g聚四氟乙烯和1.0g四氯双酚A聚碳酸酯，搅拌溶解于80gDMF中；取适量溶液进行静电纺丝，静电纺丝参数如下：纺丝电压为20kV，推进速率为0.02mL/min，纺丝接收距离为20cm，注射器针头为8#，在室温下纺丝10h制得电池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯复合隔膜。对比例1称取7.0g聚四氟乙烯搅拌溶解于80gDMF中；取适量溶液进行静电纺丝，静电纺丝参数如下：纺丝电压为20kV，推进速率为0.02mL/min，纺丝接收距离为20cm，注射器针头为8#，在室温下纺丝6h制得聚四氟乙烯纤维膜；用作锂离子电池隔膜。隔膜性能测试对美国Celgard2400商用隔膜、对比例1所提供的隔膜、实施例1～4所提供的隔膜进行性能测试，包括透气性、接触角、吸液率、热收缩率，结果见表1。接触角和吸液率测试采用的电解液为六氟磷酸锂电解液，其组成为碳酸乙烯酯与碳酸二乙酯的体积比为l：1，其中溶解1mol/L的六氟磷酸锂。热收缩率测试在200℃下测试30min。表1隔膜性能测试结果由表1结果可知，本专利技术制备的电池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯复合隔膜展现出优异的透气性、与电解液的亲和性和热稳定性。与对比例1提供的聚四氟乙烯电池隔膜相比，本专利技术提供的复合隔膜由于含有聚碳酸酯显著提高了与锂离子电池电解液间的亲和性，对电解液的接触角和吸液率更优良。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯复合隔膜，其特征在于，以质量分数计，所述复合隔膜中含聚四氟乙烯70％～95％，含聚碳酸酯5％～30％。

【技术特征摘要】
1.一种电池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯复合隔膜，其特征在于，以质量分数计，所述复合隔膜中含聚四氟乙烯70％～95％，含聚碳酸酯5％～30％。2.根据权利要求1所述的一种电池用聚四氟乙烯/聚碳酸酯复合隔膜，其特征在于，所述复合隔膜通过下述方法制得：称取7.0g～9.0g聚四氟乙烯和0.5g～3.0g聚碳酸酯，搅拌溶解于60g～100gDMF中；取适量溶液进行静电纺丝，静电纺丝参数如下：纺丝电压为20kV，推进速率为0.02mL/min，纺丝接收距离为20cm，注射器针头为8#，在室...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈照军，杜辉，段雅静，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东,37