一种用于锂离子电池隔膜的ES纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于锂离子电池隔膜的ES纤维及其制备方法；分别将原ES纤维羧基化，纳米纤维素氧化后，混合得到复合纤维；再在复合纤维表面合成沸石咪唑骨架

【技术实现步骤摘要】
一种用于锂离子电池隔膜的ES纤维及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池隔膜
，具体为一种用于锂离子电池隔膜的ES纤维及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于石油能源向可持续能源转变以及电子产品和电动汽车的应用得到快速发展。锂离子电池主要有三部分组成，电极材料、电池隔膜以及电解质系统。其中锂离子电池隔膜在保持阳极和阴极隔离以及离子传输率方面发挥着重要作用。
[0003]传统的聚合物隔膜，如ES纤维广泛应用于锂离子电池隔膜的制造行业中，但其具有表面润湿性差，孔隙率差，热膨胀高和热稳定性低的问题。
[0004]纤维素作为一种新型锂离子电池隔膜材料，具有较强的亲水性和出色的化学稳定性，但其具有湿强度差，容易弱化和降解的问题。
[0005]因此制备一种用于锂离子电池隔膜的ES纤维具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种用于锂离子电池隔膜的ES纤维及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]一种用于锂离子电池隔膜的ES纤维的制备方法，
[0008]S1：将原ES纤维溶于二甲苯中，加入马来酸酐和特丁基过氧化氢，加热回流，减压蒸馏，洗涤，干燥，熔融纺丝，得到羧基化原ES纤维；
[0009]S2：将纳米纤维素于纯水中，加入四甲基哌啶氧化物，溴化钠和次氯酸钠，用盐酸溶液和氢氧化钠溶液调节pH值，反应过程中用氢氧化钠溶液维持pH值，直到pH值不再变化，加入无水乙醇终止反应，透析，冻干，得到氧化纳米纤维素；
[0010]S3：将羧基化原ES纤维和氧化纳米纤维素混合，经纤维标准疏解器疏解，分散形成纤维悬乳液A，将悬浮液A加入到浓硫酸中水解，离心，透析，均质，冻干，得到纤维B，将纤维B分散在甲醇中，搅拌下先后加入聚乙烯吡咯烷酮、六水合硝酸锌和2
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甲基
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1H
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咪唑甲醇溶液，均质后室温保持；离心并用乙醇洗涤，均质，得到成品。
[0011]进一步的，所述步骤S1中，按质量份数计，原ES纤维加入量为75～80份，二甲苯加入量为130～140份，马来酸酐加入量为25～30份，特丁基过氧化氢加入量为1～2份。
[0012]进一步的，所述步骤S1中，加热温度为135～145℃，回流时间为4～5h。
[0013]进一步的，所述步骤S2中，每1g纳米纤维素，纯水添加量为100～120mL，四甲基哌啶氧化物添加量为0.016～0.018g，溴化钠添加量为0.1～0.12g，次氯酸钠添加量为6～8mL，无水乙醇添加量为5～10mL；盐酸溶液浓度为0.01mol/L，氢氧化钠溶液浓度为0.01mol/L。
[0014]进一步的，所述步骤S2中，反应过程中的pH值为10，透析时间为2～3d。
[0015]进一步的，所述步骤S3中，悬浮液A于硫酸的质量比为1：10；水解时间为1～2h，水
解温度为45～50℃。
[0016]进一步的，所述步骤S3中，每1g纤维B，甲醇添加量为100～120mL，聚乙烯吡咯烷酮添加量为600～800mg，六水合硝酸锌添加量为2.8～3.6g，2
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甲基
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1H
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咪唑甲醇溶液添加量为100～120mL，2
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甲基
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1H
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咪唑甲醇溶液浓度为0.4～0.6mol/L。
[0017]进一步的，所述步骤S3中，氧化纳米纤维素添加量为羧基化原ES纤维的1.2～1.6倍；悬乳液A的浓度为0.04～0.05％。
[0018]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术通过四甲基哌啶氧化物氧化纳米纤维素引入了大量羟基，通过羧基化原ES纤维引入了大量羧基，氧化纳米纤维素上的羟基和羟基化ES纤维上的羧基结合形成氢键和酯基，形成的纳米纤维素/ES纤维复合纤维，增强了纤维之间的黏合强度，增强结合力，解决了ES纤维表面润湿性差的问题，解决了纳米纤维素湿强度差，容易弱化和降解的问题。
[0019]本专利技术通过在纳米纤维素/ES纤维复合纤维的表面合成沸石咪唑骨架
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8晶体，沸石咪唑骨架
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8改善了复合纤维制备的复合隔膜的孔结构，有效防止复合纤维的聚集，使得孔分布更均匀。沸石咪唑骨架
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8晶体合成复合纤维在200℃下具有热稳定性和较好热胀性，有助于提高锂离子电池的安全性。沸石咪唑骨架
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8晶体合成复合纤维具有较好的表面润湿性和润湿速度，沸石咪唑骨架
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8晶体与复合纤维协同作用降低电解液填充时间和电池内阻。同时沸石咪唑骨架
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8晶体合成复合纤维还具有更好的各项同性机械性能，使锂离子电池表现出更好的放电容量保持性能、循环性能和速率性能，解决了ES纤维表面润湿性差，孔隙率差，热膨胀高和热稳定性低的问题。
具体实施方式
[0020]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，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]以下实施例中，原ES纤维购买来源：复纳新材料科技(上海)有限公司。
[0022]实施例1
[0023]S1：将75份原ES纤维溶于130份二甲苯中，加入25份马来酸酐和1份丁基过氧化氢作为引发剂，在135℃下回流5h，减压蒸馏除去二甲苯，用去离子水冲洗三次，干燥，熔融纺丝，得到羧基化原ES纤维。
[0024]S2：将1g纳米纤维素于120mL纯水中，加入0.016g四甲基哌啶氧化物，0.1g溴化钠和8mL次氯酸钠，用浓度为0.01mol/L的盐酸溶液和浓度为0.01mol/L的氢氧化钠溶液调节反应过程中的pH为10，用浓度为0.01mol/L的氢氧化钠溶液维持反应过程中的pH值为10，知道pH不在变化，加入10mL无水乙醇终止反应。将反应物置于透析袋中，透析3d，冷冻干燥，得到氧化纳米纤维素。
[0025]S3：将4g羧基化原ES纤维和4.8g氧化纳米纤维素混合，经纤维标准疏解器纾解，分散形成浓度为0.05％的纤维悬乳液A，将10g悬乳液A加入到0.5g浓硫酸中，在45℃下，搅拌反应1h，加入大量去离子水终止反应。在10000rpm下离心30min，出多余硫酸，重复三次。转移到透析管中，透析时间为3d。在200MPa压力下，将反应物通过微流化处理器三次，得到均
质化的反应物，在45℃真空条件下对反应物进行冷冻干燥，得到纤维B。将10g纤维B分散在10mL甲醇中，搅拌状态下加入8000mg聚乙烯吡咯烷酮和36g六水合硝酸锌反应30min后加入1200mL浓度为0.4mol/L的2
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甲基
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1H
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咪唑甲醇溶液反应15min。均质后的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于锂离子电池隔膜的ES纤维的制备方法，其特征在于：S1：将原ES纤维溶于二甲苯中，加入马来酸酐和特丁基过氧化氢，加热回流，减压蒸馏，洗涤，干燥，熔融纺丝，得到羧基化原ES纤维；S2：将纳米纤维素于纯水中，加入四甲基哌啶氧化物，溴化钠和次氯酸钠，用盐酸溶液和氢氧化钠溶液调节pH值，反应过程中用氢氧化钠溶液维持pH值，直到pH值不再变化，加入无水乙醇终止反应，透析，冻干，得到氧化纳米纤维素；S3：将羧基化原ES纤维和氧化纳米纤维素混合，经纤维标准疏解器疏解，分散形成纤维悬乳液A，将悬浮液A加入到浓硫酸中水解，离心，透析，均质，冻干，得到纤维B，将纤维B分散在甲醇中，搅拌下先后加入聚乙烯吡咯烷酮、六水合硝酸锌和2
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甲基
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咪唑甲醇溶液，均质后室温保持；离心并用乙醇洗涤，均质，得到成品。2.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池隔膜的ES纤维的制备方法，其特征在于：步骤S1中，按质量份数计，原ES纤维加入量为75～80份，二甲苯加入量为130～140份，马来酸酐加入量为25～30份，特丁基过氧化氢加入量为1～2份。3.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池隔膜的ES纤维的制备方法，其特征在于：步骤S1中，加热温度为135～145℃，回流时间为4～5h。4.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池隔膜的ES纤维的制备方法，其特征在于：步骤S2中，每1g纳米纤维素，纯水添加量为100～120mL，四甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏红卫，
申请(专利权)人：江苏惠康特种纤维有限公司，
类型：发明
国别省市：