本发明专利技术提供了一种聚偏氟乙烯‑六氟丙烯/纤维素/二氧化钛复合膜及其制备方法和应用，属于锂电池隔膜技术领域。本发明专利技术提供的复合膜的组分包括聚偏氟乙烯‑六氟丙烯、纤维素、羧基修饰的二氧化钛纳米纤维和邻苯二甲酸二丁酯。本发明专利技术所提供的聚偏氟乙烯‑六氟丙烯/纤维素/二氧化钛复合膜在160℃条件下仍然不会出现热收缩的现象，且在120℃条件下可正常使用，同时具有较高的孔隙率，孔隙率为50～70％，与电解液的亲和性好，可作为锂电池隔膜使用。
【技术实现步骤摘要】
一种聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纤维素/二氧化钛复合膜及其制备方法和应用
本专利技术涉及锂电池隔膜
，尤其涉及一种聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纤维素/二氧化钛复合膜及其制备方法和应用。
技术介绍
锂离子电池因其具有高能量密度、自放电小、循环寿命长和绿色环保等优势，在便携式电子设备、电动汽车和工具等方面得到了广泛的应用。在锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的作用是隔绝正负极材料并传输锂离子，其性能的好坏直接影响了锂离子电池的安全性能和使用寿命。随着锂离子电池领域的发展，市场对锂离子电池性能要求越来越高，同时对隔膜的要求也剧增。理想的隔膜应该具有良好的离子电导率、化学稳定性，以及对电解液有良好的浸润性和存储性。现有的商用锂电池隔膜主要采用聚乙烯和聚丙烯微孔膜，但是上述隔膜具有耐热性能差、孔隙率低和电解液亲和性差的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纤维素/二氧化钛复合膜及其制备方法和应用，本专利技术提供的复合膜兼顾高温稳定性、孔隙率高和电解液亲和性好的优势，可用作锂电池隔膜。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纤维素/二氧化钛复合膜，其组分包括聚偏氟乙烯-六氟丙烯、纤维素、羧基修饰的二氧化钛纳米纤维和邻苯二甲酸二丁酯。优选的，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯、纤维素、羧基修饰的二氧化钛纳米纤维和邻苯二甲酸二丁酯的质量比为1:0.1～0.6:0.05～0.15:0.05～0.1。优选的，所述羧基修饰的二氧化钛纳米纤维的制备方法包括如下步骤：将二氧化钛纳米纤维和柠檬酸进行混合研磨后，分散于水中，然后经离心，得到羧基修饰的二氧化钛纳米纤维。优选的，所述二氧化钛纳米纤维和柠檬酸的质量比为1:0.5～1.5。优选的，所述二氧化钛纳米纤维的直径为100～300nm，长度为1～100μm。优选的，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纤维素/二氧化钛复合膜的孔隙率为50～70％，孔径为1～10μm。本专利技术还提供了上述技术方案所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纤维素/二氧化钛复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将聚偏氟乙烯-六氟丙烯、纤维素、羧基修饰的二氧化钛纳米纤维、邻苯二甲酸二丁酯和溶剂混合，得到混合浆料；将所述混合浆料进行涂膜，得到复合膜湿膜；将所述复合膜湿膜浸于凝固浴中进行相转移，然后进行干燥，得到聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纤维素/二氧化钛复合膜。优选的，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。优选的，所述相转移的温度为20～40℃，时间为12～24h。本专利技术还提供了上述技术方案所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纤维素/二氧化钛复合膜或上述技术方案所述的制备方法得到的聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纤维素/二氧化钛复合膜作为锂电池隔膜的应用。本专利技术提供了一种聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纤维素/二氧化钛复合膜，其组分包括聚偏氟乙烯-六氟丙烯、纤维素、羧基修饰的二氧化钛纳米纤维和邻苯二甲酸二丁酯。本专利技术以聚偏氟乙烯-六氟丙烯为基底，纤维素作为支撑基底的骨架，以羧基修饰的二氧化钛纳米纤维为掺杂材料，以邻苯二甲酸二丁酯为增塑剂，在制备复合膜的过程中，羧基修饰的二氧化钛纳米纤维能够降低聚偏氟乙烯-六氟丙烯的结晶度，从而提高复合膜的孔隙率，使复合膜与电解液的亲和性增强，同时羧基修饰的二氧化钛纳米纤维的掺杂还有效提高了复合膜的耐高温性；而纤维素具有优异的耐高温性，当其作为支撑基底的骨架时，可进一步提高耐热性，且纤维素的加入可降低聚偏氟乙烯-六氟丙烯的结晶度，即增加可供锂离子传输的非晶区域，从而提高复合膜的离子电导率。实验结果表明，本专利技术所提供的聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纤维素/二氧化钛复合膜在160℃下仍然不会出现热收缩的现象，且在120℃下可正常使用，同时具有较高的孔隙率，孔隙率为50～70％，与电解液的亲和性好，可作为锂电池隔膜使用。本专利技术还提供了上述技术方案所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纤维素/二氧化钛复合膜的制备方法，包括如下步骤：将聚偏氟乙烯-六氟丙烯、纤维素、羧基修饰的二氧化钛纳米纤维、邻苯二甲酸二丁酯和溶剂混合，得到混合浆料；将所述混合浆料进行涂膜，得到复合膜湿膜；将所述复合膜湿膜浸于凝固浴中进行相转移，然后进行干燥，得到聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纤维素/二氧化钛复合膜。该方法工艺简单，周期短，且具有节能环保的优势。附图说明图1为实施例1所得聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纤维素/二氧化钛复合膜150℃热处理前后的SEM图；图2为实施例1所得复合膜、对比例1的商业PP膜、对比例2～3所得复合膜的宏观图；图3为实施例1所得复合膜、对比例1的商业PP膜、对比例2～3所得复合膜在160℃热处理0.5h后的宏观图；图4为实施例1、对比例1和对比例3所得膜在120℃下的电池循环性能；图5为实施例1、对比例1～3所得膜在室温下的阻抗谱图。具体实施方式本专利技术提供了一种聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纤维素/二氧化钛复合膜，其组分包括聚偏氟乙烯-六氟丙烯(可简写为PVDF-HFP)、纤维素、羧基修饰的二氧化钛纳米纤维和邻苯二甲酸二丁酯(可简写为DBP)。本专利技术以聚偏氟乙烯-六氟丙烯为基底，纤维素作为支撑基底的骨架，以羧基修饰的二氧化钛纳米纤维为掺杂材料，以邻苯二甲酸二丁酯为增塑剂，在制备复合膜的过程中，羧基修饰的二氧化钛纳米纤维能够降低聚偏氟乙烯-六氟丙烯的结晶度，从而提高复合膜的孔隙率，使复合膜与电解液的亲和性增强，同时羧基修饰的二氧化钛纳米纤维的掺杂还有效提高了复合膜的耐高温性；而纤维素作为支撑基底的骨架，可进一步提高耐热性和离子电导率。在本专利技术中，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯和纤维素的质量比优选为1:0.1～0.6，更优选为1:0.2～0.5，最优选为1:0.3～0.4。在本专利技术中，所述纤维素作为支撑基底的骨架，对聚偏氟乙烯-六氟丙烯基底起到支撑作用，同时可降低聚偏氟乙烯-六氟丙烯的结晶度，增加可供锂离子传输的非晶区域，从而提高复合膜的离子电导率；此外，纤维素具有优异的热稳定性，其热分解温度为270℃，以聚偏氟乙烯-六氟丙烯为基底可将纤维素颗粒粘合和包覆在一起，从而得到耐高温的复合膜。本专利技术对所述纤维素的规格没有特殊限定，采用市售的纤维素即可，在本专利技术实施例中，所述纤维素的平均粒径优选为60～70μm，更优选为65μm。在本专利技术中，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯和羧基修饰的二氧化钛纳米纤维的质量比优选为1:0.05～0.15，更优选为1:0.08～0.12。在本专利技术中，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯作为复合膜的基底，羧基修饰的二氧化钛纳米纤维作为掺杂材料分散于基底中，掺杂材料的加入有效提高了复合膜的孔隙率，进而提高了复合膜与电解液的亲和性，同时二氧化钛纳米纤维具有极好的耐热性，能够有效提高复合膜的耐高温性能；此外，二氧化钛纳米纤维错落无序地分布于基底中，一定程度上可抑制锂枝晶生长，从而提高复合膜的机械强度。在本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纤维素/二氧化钛复合膜，其特征在于，其组分包括聚偏氟乙烯-六氟丙烯、纤维素、羧基修饰的二氧化钛纳米纤维和邻苯二甲酸二丁酯。/n
【技术特征摘要】
1.一种聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纤维素/二氧化钛复合膜，其特征在于，其组分包括聚偏氟乙烯-六氟丙烯、纤维素、羧基修饰的二氧化钛纳米纤维和邻苯二甲酸二丁酯。
2.根据权利要求1所述的聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纤维素/二氧化钛复合膜，其特征在于，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯、纤维素、羧基修饰的二氧化钛纳米纤维和邻苯二甲酸二丁酯的质量比为1:0.1～0.6:0.05～0.15:0.05～0.1。
3.根据权利要求1所述的聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纤维素/二氧化钛复合膜，其特征在于，所述羧基修饰的二氧化钛纳米纤维的制备方法包括如下步骤：
将二氧化钛纳米纤维和柠檬酸进行混合研磨后，分散于水中，然后经离心，得到羧基修饰的二氧化钛纳米纤维。
4.根据权利要求3所述的聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纤维素/二氧化钛复合膜，其特征在于，所述二氧化钛纳米纤维和柠檬酸的质量比为1:0.5～1.5。
5.根据权利要求3或4所述的聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纤维素/二氧化钛复合膜，其特征在于，所述二氧化钛纳米纤维的直径为100～300nm，长度为1～100μm。
【专利技术属性】
技术研发人员：马增胜，孙坤，李玲，蒋文娟，檀朝贵，邹幽兰，雷维新，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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