一种抗冲击锂电池复合膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗冲击锂电池复合膜及其制备方法，该复合膜由强化纺丝液与强化填料以质量比50:0.01混合后，静电纺丝制得；通过静电纺丝与高温处理，使得分子链中的聚酰胺酸结构形成聚酰亚胺，该高分子结构为网格状结构，同时在分子间隙中还穿插有纤维素分子，与强化填料的配合使用，使得制备出的隔膜具有很好机械效果，保护隔膜在多次充电放电后，不会被锂枝晶穿刺，同时保证了电池在受到外力作用后，隔膜不会破损，进而保证了电池的使用安全，该隔膜具有很好电解液润湿性，能够有效地保留电解液，在充电放电过程中，电解液不会被消耗，离子电导率和电池循环性能不会出现明显下降。子电导率和电池循环性能不会出现明显下降。

【技术实现步骤摘要】
一种抗冲击锂电池复合膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂电池制备
，具体涉及一种抗冲击锂电池复合膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂电池作为一种新型的高能环保电池，具有能量密度高、循环寿命长、工作电压高、电池质量轻、承受能力强、可快速充放电、自放电率低、安全性好且绿色环保等诸多优点，是手机、笔记本、数码相机、测量仪等便携电子产品的理想电池。近几年，锂电池逐步在以混合动力汽车和纯电动汽车为代表的新型、环保和低碳汽车中得到广泛应用。因此，蓬勃发展的新兴市场对锂电池的性能，尤其是安全使用性能提出了更高的技术要求。电池隔膜可以控制微粒离子的通过，防止电池电极的内部短路，直接影响到电池的倍率、循环寿命和安全性能，是锂电池的核心部分之一，且隔膜的成本占锂电池总成本的25％，因此合理开发高性能、低成本的隔膜对提高锂电池的综合性能至关重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种抗冲击锂电池复合膜及其制备方法，解决了现阶段锂电池隔膜在受到外力或多次充放电后，在穿刺力的作用下，隔膜出现破损，导致电池无法正常使用的问题。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0005]一种抗冲击锂电池复合膜，由强化纺丝液与强化填料以质量比50:0.01混合后，静电纺丝制得。
[0006]进一步，所述的强化纺丝液由如下步骤制成：
[0007]步骤A1：将3,5
‑
二硝基苯甲酸溶于乙醇中，在转速为150
‑
200r/min，温度为25
‑
30℃的条件下，搅拌并滴加二氯亚砜，进行反应3
‑
5h，制得中间体1，将纤维素分散在异丙醇中，在转速为200
‑
300r/min，温度为20
‑
25℃的条件下，搅拌并加入氢氧化钠溶液，搅拌1
‑
1.5h后，加入中间体1，升温至温度为50
‑
60℃，进行反应1
‑
2h后，过滤去除滤液，制得预处理纤维素；
[0008]步骤A2：将预处理纤维素分散在去离子水中，加入锌粉和浓盐酸，在转速为150
‑
200r/min，温度为80
‑
90℃的条件下，进行反应40
‑
50min，调节反应物pH值为碱性，过滤去除滤液，制得改性纤维素，将改性纤维素、4,4
’‑
二氨基二苯醚、N,N
‑
二甲基乙酰胺混合均匀，通入氮气保护在转速200
‑
300r/min，温度为25
‑
30℃的条件下，搅拌并加入3,3',4,4'
‑
联苯四甲酸二酐，进行反应20
‑
25h，制得聚酰胺酸乳液；
[0009]步骤A3：将KH550、丙酮、去离子水混合，在转速为150
‑
200r/min，温度为0
‑
3℃的条件下，搅拌并加入浓盐酸，搅拌5
‑
10min后，升温至室温，保温3
‑
5天，制得氨基化倍半硅氧烷，将PEG2000、PBAG2000、异佛尔酮二异氰酸酯混合，在转速为200
‑
300r/min，温度为80
‑
90℃的条件下，进行反应2
‑
4h后，降温至温度为0
‑
5℃，加入聚酰胺酸乳液，进行反应1
‑
1.5h，
加入氨基化倍半硅氧烷，进行反应3
‑
5h，制得强化纺丝液。
[0010]进一步，步骤A1所述的3,5
‑
二硝基苯甲酸和二氯亚砜的摩尔比为1:1.2，纤维素、氢氧化钠溶液、中间体1的用量比为5g:50mL:1g，氢氧化钠溶液的质量分数为30％。
[0011]进一步，步骤A2所述的预处理纤维素、锌粉、浓盐酸的用量比为5g:3g:20mL，浓盐酸质量分数为35％，改性纤维素、4,4
’‑
二氨基二苯醚、N,N
‑
二甲基乙酰胺、3,3',4,4'
‑
联苯四甲酸二酐的用量比为0.5g:2g:40mL:3g。
[0012]进一步，步骤A3所述的KH550、丙酮、去离子水、浓盐酸的摩尔比为3:15:3:4，PEG2000、PBAG2000、异佛尔酮二异氰酸酯、聚酰胺酸乳液、氨基化倍半硅氧烷的用量比为1g:1g:0.4g:20mL:1.6g。
[0013]进一步，所述的强化填料由如下步骤制成：
[0014]步骤B1：将十六烷基三甲基溴化铵溶于去离子水中，在转速为200
‑
300r/min，温度为80
‑
85℃的条件下，搅拌并加入氢氧化钠溶液，搅拌30
‑
40min后，加入KH560，继续搅拌2
‑
3h，过滤去除滤液，将滤饼烘干，制得环氧化纳米二氧化硅；
[0015]步骤B2：将十二水硫酸铝钾、尿素、去离子水混合均匀，加入环氧化纳米二氧化硅，在转速为800
‑
1000r/min的条件下，搅拌1
‑
1.5h后，再在频率为30
‑
40kHz的条件下，超声处理10
‑
15min，制得混合液，将混合液在温度为180
‑
185℃的条件下，进行反应5
‑
7h后，冷却至室温，离心去除上清，将底物烘干，制得强化填料。
[0016]进一步，步骤B1所述的十六烷基三甲基溴化铵、氢氧化钠、KH560的摩尔比为0.15:0.3:1，氢氧化钠质量分数为10
‑
15％。
[0017]进一步，步骤B2所述的十二水硫酸铝钾、尿素、去离子水、环氧化纳米二氧化硅的用量比为1.75mmol:3.5mmol:30mL:50mg。
[0018]一种抗冲击锂电池复合膜的制备方法，具体包括如下步骤：
[0019]将强化填料加入强化纺丝液中，调节pH值为碱性，在频率为30
‑
50kHz的条件下，超声处理1
‑
1.5h，再在电压为20
‑
30kV，接收距离为20
‑
30cm，推进速率为0.9
‑
1.8mL/h的条件下，静电纺丝并在温度为300
‑
350℃的条件下烘干，制得抗冲击锂电池复合膜。
[0020]本专利技术的有益效果：本专利技术制备一种抗冲击锂电池复合膜通过将强化纺丝液与强化填料混合，再静电纺丝制得，通过静电纺丝制得的隔膜具有更高的孔隙率，能够使得电解液中的锂离子更容易穿过隔膜，进而提高电池的导电率和降低电池电阻，强化纺丝液以3,5
‑
二硝基苯甲酸为原料用氯化亚砜处理，使得羧基转变为酰氯，制得中间体1，将纤维素碱化处理后，再与中间体1反应，使得中间体1接枝在纤维素分子上，制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗冲击锂电池复合膜，其特征在于：由强化纺丝液与强化填料以质量比50:0.01混合后，静电纺丝制得；所述的强化纺丝液由如下步骤制成：步骤A1：将3,5
‑
二硝基苯甲酸溶于乙醇中，搅拌并滴加二氯亚砜，进行反应3
‑
5h，制得中间体1，将纤维素分散在异丙醇中，搅拌并加入氢氧化钠溶液，搅拌处理后，加入中间体1，升温反应，过滤去除滤液，制得预处理纤维素；步骤A2：将预处理纤维素分散在去离子水中，加入锌粉和浓盐酸，进行反应，调节反应物pH值为碱性，过滤去除滤液，制得改性纤维素，将改性纤维素、4,4
’‑
二氨基二苯醚、N,N
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二甲基乙酰胺混合均匀，加入3,3',4,4'
‑
联苯四甲酸二酐，进行反应，制得聚酰胺酸乳液；步骤A3：将KH550、丙酮、去离子水混合搅拌并加入浓盐酸，搅拌处理后，室温保温，制得氨基化倍半硅氧烷，将PEG2000、PBAG2000、异佛尔酮二异氰酸酯混合反应后，降温并加入聚酰胺酸乳液，进行反应，再加入氨基化倍半硅氧烷，继续反应，制得强化纺丝液。2.根据权利要求1所述的一种抗冲击锂电池复合膜，其特征在于：步骤A1所述的3,5
‑
二硝基苯甲酸和二氯亚砜的摩尔比为1:1.2，纤维素、氢氧化钠溶液、中间体1的用量比为5g:50mL:1g，氢氧化钠溶液的质量分数为30％。3.根据权利要求1所述的一种抗冲击锂电池复合膜，其特征在于：步骤A2所述的预处理纤维素、锌粉、浓盐酸的用量比为5g:3g:20mL，浓盐酸质量分数为35％，改性纤维素、4,4
’‑
二氨基二苯醚、N,N
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二甲基乙酰胺、3,3',4,4'
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联苯四甲酸二酐的用量比为0.5g:2g:40m...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾应平，吴长英，潘春丽，
申请(专利权)人：深圳市朗泰沣电子有限公司，
类型：发明
国别省市：