电池隔膜用聚乙烯-乙烯醇非织造布的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种电池隔膜用聚乙烯－乙烯醇非织造布的制备方法，步骤是：首先分别称取聚乙烯－乙烯醇、异丙醇与水加入容器中，加热回流，搅拌至溶解，然后取下其中两个容器，其中溶液分别记为Ｓ１、Ｓ２；向另一个容器中加入ＴｉＯ２，搅拌使ＴｉＯ２分散，其中混合溶液记为Ｓ３；其次将上述Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３溶液分别进行电纺，在收集轮上得到一定厚度的非织造布膜；最后将非织造布Ｓ２浸入到由戊二醛、蒸馏水及ＨＣｌ配成的交联液中，在烘箱内恒温适当时间后取出，洗净晾干。隔膜经ＴｉＯ２掺杂后，薄膜表现出很强的吸碱性，吸碱率可达到９５％；隔膜的尺寸稳定性随着纤维间交联点的增多而增强，经戊二醛交联后的隔膜的尺寸较稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电池用聚乙烯一乙烯醇非织造布的制备方法
技术背景电池隔膜被喻为电池的"第三极"，是镉2镍、氢2镍电池的重要组成部分 之一,起着隔离阴阳极不使电池发生短路，吸收电解液，让导电离子能够顺利通过， 以及让气体透过隔膜等作用。其质量的好坏直接影响到电池的充放电性能、高低 温性能、荷电的贮存及使用寿命等等，因此要求电池隔膜材料必须具有优良的耐 酸碱性和低电阻性。通常电池隔膜多选择合成纤维如聚酰胺纤维、聚乙醇纤维、 聚丙烯纤维、聚酯纤维、聚烯烃纤维等,其中聚烯烃纤维以其良好的耐磨性、弹 性,优异的耐酸碱、耐氧化性、耐高温性及重量轻为首选材料。但聚烯烃纤维的 亲水性极差，必须对其进行改性处理，才可满足电池隔膜的要求。当前存在的最大难点是，锂离子蓄电池所用隔离膜，未能有实质性的突破。 我国生产锂离子电池的各厂家，均依赖于国外进口，其售价甚而占了生产成本的 20%以上！其实，锂离子电池所用隔离膜并不是什么贵重材料，只是我国迄今在 规模化生产方面的技术仍未过关！如果这一技术难点得以解决，我国锂离子蓄电 池的生产成本，还能大幅度下降。碱性二次电池由于具有充放电次数多、寿命长、可快速充放电、高倍率放电 和耐过充等优良性能越来越被人们所重视。但我国国产碱性二次电池与进口电 池如松下、东芝等始终存在很大差距，其中电池隔膜的质量问题是重要原因之一 。改进隔膜性能是提高电池循环寿命最直接的手段。电池隔膜作为电池中不可缺少的一部分，其主要起着防止电池内部由于电极的枝晶生长，相互搭接而产生的电池短路和容许相关离子自由通过的作用。目前， 最常用的碱性电池隔膜为聚丙烯非织造布膜，由于其表面无极性，亲水性不好，进 而导致较低的电解液吸附能力。采用传统的熔喷工艺制得的非织造布纤维直径较 粗,孔径较大，且分布不均匀，影响电解溶液中非织造布对电极晶状体的阻隔，加 大了电池内部的短路现象的几率，从而降低电池的使用寿命。高压静电纺丝技术制备的非织造布是一种具有纳米微孔的多孔材料，它具有 高的比表面积和表面能，从而在物理、化学性质方面表现出特异性，具有多种潜在 用途。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种对聚烯一 乙烯醇电池隔膜的制备技术，提供 一种新的电池隔膜。乙烯一乙烯醇共聚物由乙烯与醋酸乙烯酯共聚、醇解制得的，是一种集聚乙 烯的加工性和聚乙烯醇的隔气性、亲水性于一体的半结晶型嵌段共聚物。本文从 EV0H出发，以异丙醇与水为溶剂，采用高压静电纺丝技术制备超细纤维非织造 布，通过掺杂无机纳米粒子及后交联等方法对其进行改性，并对非织造布隔膜的 性能进行了研究。为达上述目的，本专利技术采取的具体技术方案如下 电池隔膜用聚乙烯一乙烯醇非织造布的制备方法，其步骤是 首先分别称取聚乙烯一乙烯醇、异丙醇与蒸馏水加入容器中，水浴加热回流，搅拌至溶解，然后取下其中两个容器，其中溶液分别记为S1、 S2 ;向另一个容器中加入Ti02 ，搅拌使Ti02分散，其中混合溶液记为S3;其次将上述21、 S2 、 S3溶液分别进行电纺，在收集轮上得到一定厚度的非 织造布膜，分别记为S1、 S2、 S3 ;最后将非织造布S2浸入到由戊二醛、蒸馏水及HC1配成的交联液中，在烘 箱内恒温适当时间后取出，洗净晾干。上述电池隔膜用聚乙烯一乙烯醇非织造布的制备方法，所用的聚乙烯一乙烯 醇优选的是含有68% 71%的乙烯醇重复单元的聚合物。上述电池隔膜用聚乙烯一乙烯醇非织造布的制备方法，第一步水浴加热回流 的温度为80 10(TC。上述电池隔膜用聚乙烯一乙烯醇非织造布的制备方法，最后在烘箱内干燥的 温度设定在50 80。C，最优秀为60 7(TC。本专利技术的有益效果本专利技术利用聚乙烯一乙烯醇来制造非织造布电池隔膜，隔膜经Ti02掺杂后， 其纤维表面的分子能和溶液发生作用时，薄膜表现出很强的吸碱性，吸碱率可达 到95%;隔膜的尺寸稳定性随着纤维间交联点的增多而增强，经戊二醛交联后的 隔膜的尺寸较稳定。具体实施方式 实施例1 一、实验原料与试剂聚乙烯一乙烯醇，含有68% 71%的乙烯醇重复单元日本合成化学工业公司；异丙醇:分析纯，天津市博迪化工有限公司； 戊二醛:分析纯,天津大茂化学试剂厂； 盐酸:分析纯，天津耀华化工厂；Ti0 : KN2C00R 25铝处理,安徽科纳新材料有限公司； 氢氧化钾:分析纯，天津凯通化学试剂有限公司。二、 实验装置电子恒温水浴锅:天津市斯泰特仪器有限公司； 8522型恒温磁力搅拌器:金坛市大地自动化仪器厂； 高压静电纺丝机:金坛市大地自动化仪器厂三、 聚乙烯一乙烯醇非织造布的制备分别称取3份10g聚乙烯一乙烯醇、70mL异丙醇与30mL蒸馏水加入三颈 瓶中，于8(TC恒温水浴中加热回流，搅拌至溶解。取下其中两个三颈瓶，其中溶液 分别记为S21、 S22 ;向另一个三颈瓶中逐次加入115g Ti02 ，迅速搅拌使Ti02 分散均匀，其中混合溶液记为S23。将适量的纺丝液加入注射器中，采用16#针头 调节喷丝头与纤维收集轮之间的距离为10cm、电压为20kV。将上述S21、 S22 、 S23溶液分别进行电纺，4h后在收集轮上得到一定厚度的非织造布膜,分别记为 S1、SE2、S3 。将非织造布SE2浸入到由20mL戊二醛、1 OOOmL蒸馏水及20mLHCl 配成的交联液中，在7(TC的烘箱内恒温2h后取出，洗净晾干，记为S2FEI Siriori型扫描电子显微镜:荷兰飞利浦公司； JJ C21型浸润角测试仪:长春巿光学仪器总厂；聚乙烯一乙烯醇非织造布电池隔膜的性能测试是按照电子工业标准 SJ/T10171291进行测试。五实验结果1、非织造布微观形貌分析浓度为10%v/v纺丝液利用高压静电纺丝制得非织造布其纤维直径为3 m左右，孔径在l&n部分纤维之间出现粘结现象,这可能是由于电纺时，溶剂不能 及时挥发掉，使得纤维还是半固态时，就在接收轮上被收集，导致纤维间出现粘 结；非织造布经过戊二醛溶液交联的SEM图，纤维的直径为2ixm左右，网孔率 较小，孔径为7m左右，纤维间的交联点较多。这是因为在电场的作用下，醛交联 反应进一步进行，而使纤维之间粘结在一起；Ti02掺杂的非织造布SEM图，纤维为扁平的带状,直径为4um左右，网孔率 较大，孔径为8m左右。尺寸稳定性分析电池隔膜材料必须具有一定的尺寸稳定 性。尺寸的稳定性主要受薄膜中纤维的取向和纤维间交联点多少的影响。表1 列出了非织造布的胀縮率数据。表1 非织造布的胀缩率统计数据<table>table see original document page 7</column></row><table><table>table see original document page 8</column></row><table>从表1中的数据可以看出，非织造布厚度的变化相对大一些，横向和纵向的 尺寸变化较小。厚度发生变化与非织造布中纤维间的交联有关，当纤维间的交联 点较多时,纤维间的作用力较大，纤维不易发生变形，所以尺寸稳定性较好。非织造布的横向和纵向的尺寸变化，主要是由于非织造布中的纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
电池隔膜用聚乙烯－乙烯醇非织造布的制备方法，其步骤是：首先分别称取聚乙烯－乙烯醇、异丙醇与蒸馏水加入容器中，水浴加热回流，搅拌至溶解，然后取下其中两个容器，其中溶液分别记为Ｓ１、Ｓ２；向另一个容器中加入ＴｉＯ２，搅拌使ＴｉＯ２分散，其中混合溶液记为Ｓ３；其次将上述Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３溶液分别进行电纺，在收集轮上得到一定厚度的非织造布膜；最后将非织造布Ｓ２浸入到由戊二醛、蒸馏水及ＨＣｌ配成的交联液中，在烘箱内恒温适当时间后取出，洗净晾干。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：聂君兰，
申请(专利权)人：深圳市富易达电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]