一种超薄隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超薄隔膜的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将气相氧化铝、去离子水和分散剂超声搅拌均匀，加入磺化纤维素纳米晶须(CNC

【技术实现步骤摘要】
一种超薄隔膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于燃料电池
，具体来说涉及一种超薄隔膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着社会发展，环境和能源危机是全球面临的问题，因此节能减排是人类社会生存发展的必然选择。为了改变这一情况，适应社会发展趋势，各行各业都在改变，创新。这一创新在汽车行业，则表现为电动汽车的开发与使用。而电池技术一直是电动汽车发展的瓶颈问题，而锂电池作为动力电池应用最为广泛，同时，电池安全也成了人们关心的问题。而锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。目前市场上现有的锂电池隔膜的耐高温性能和热稳定性很差，锂电池内的隔膜在受到高温时易出现热膨胀的现象，从而影响电池的正常使用。

技术实现思路

[0003]针对现有技术不足，本专利技术的目的在于提供一种超薄隔膜的制备方法。
[0004]本专利技术的另一目的在于提供一种上述制备方法获得的超薄隔膜。
[0005]本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现的。
[0006]一种超薄隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1，将气相氧化铝、去离子水和分散剂超声搅拌均匀，加入磺化纤维素纳米晶须(CNC
‑
C)、粘结剂和润湿剂超声混合均匀，抽真空，得到浆料，其中，按质量份数计，所述气相氧化铝25～39份，分散剂0.5～1.0份，去离子水36.2～59.2份，CNC
‑
C(磺化纤维素纳米晶须)水溶液10～15份，粘接剂5～8份，润湿剂0.3～0.8份；
[0008]在所述步骤1中，所述超声搅拌均匀为先在自转转速为2000～2500r/min，公转转速为30～45，保持60min，再在5～8kHz超声10～15min。
[0009]在所述步骤1中，所述抽真空的真空度大于0.6Mpa。
[0010]在所述步骤1中，所述超声混合均匀的自转转速为2000～2500r/min，公转转速为35～45r/min，超声频率为5～8kHz，保持15～20min。
[0011]在所述步骤1中，所述浆料的D50为0.2～0.4μm、D90为0.6～0.8μm。
[0012]步骤2，在所述基膜表面涂覆步骤1所述的浆料，在基膜表面形成涂层，烘干，收卷，得到超薄隔膜。
[0013]在所述步骤2中，所述烘干的温度为50～70℃，所述烘干的时间为2～4min。
[0014]在所述步骤2中，所述涂覆的速度为40～50m/min。
[0015]在所述步骤2中，所述基膜为PE基膜。
[0016]所述超薄隔膜在降低热收缩率的同时，也增加了机械强度，其中，所述超薄隔膜在180℃下烘烤1h的横向热收缩率为1.4～2.1％，纵向热收缩率为2.1～2.4％，所述超薄隔膜的针刺强度保持在6.8～8.7N，横向拉伸强度保持在1465～1486Kgf/cm2，纵向拉伸强度保
持在1594～1643Kgf/cm2；
[0017]所述基膜的厚度为9μm，所述涂层的厚度为1～2μm。
[0018]上述制备方法获得的超薄隔膜。
[0019]本专利技术的优点和有益效果为：
[0020]1、本专利技术的浆料与PE基膜具有较好的结合性，在微观下具有较好的支撑性，浆料耐高温性，绝缘性好。这是因为，气相氧化铝为纳米材料，其特点在于粒径小，形成的堆积密度大，当其涂覆在基膜表面，烘干后形成涂层，气相氧化铝紧密堆积，相比于普通氧化铝，所留间隙较小并且通过添加CNC
‑
C,(CNC
‑
C为纳米纤维素，其直径一般为几十纳米)刚好填充气相氧化铝之间的空隙中相当于把气相氧化铝用纤维形成的网织在一块，形成支撑。由于气相氧化铝比表面积大，相比于普通氧化铝，其与基膜和粘结剂接触面积更多，所以结合性好。气相氧化铝本身耐高温，所形成的致密涂层可以隔热，其原因在于所形成的涂层空隙小，可以隔绝热量，且CNC
‑
C也对空隙进行了填充，进一步减少孔隙率，隔绝热量。
[0021]2、本专利技术通过在PE基膜表面涂覆一层以气相氧化铝为主要材料，掺加一定质量分数的CNC
‑
C(磺化纤维素纳米晶须)水溶液和其他添加剂和溶液所制成的浆料，提高了超薄隔膜的耐热性，从而提高锂电池安全性。
[0022]3、本专利技术的气相氧化铝配合CNC
‑
C(磺化纤维素纳米晶须)在超薄隔膜表面形成一层致密的网络状涂层，气相氧化铝负责提高隔膜耐热性，CNC
‑
C(磺化纤维素纳米晶须)负责固定气相氧化铝于基膜表面，就像在红砖墙里加上钢筋支撑一样，可以有效提高隔膜的抗热收缩性，从而有效提高超薄隔膜的抗热收缩性。形象的说，CNC
‑
C为纳米纤维材料，本身直径小，比表面积大，当其与粘结剂混合后与隔膜接触，相当于爬山虎的脚粘在墙上一样对气相氧化铝进行固定加强。
[0023]4、本专利技术提升超薄隔膜的热稳定性，且增强机械强度，从而避免因隔膜收缩导致锂电池的正负极大面积接触所导致的短路问题。
[0024]5、由于气相氧化铝是一种新型纳米材料，其颗粒直接一般为几十纳米，由其制成的陶瓷浆料，粒径D90在0.6
‑
0.8μm，并且CNC
‑
C也是一种纳米纤维，其直径一般为几十纳米，长度为1
‑
5μm，这两种材料相比于常用氧化铝(常规氧化铝直径一般为1.3
‑
2.6微米，浆料粒径D90在2.3
‑
3.6微米)，颗粒更小，所能形成的涂层就越薄。
附图说明
[0025]图1为对比例1制备的涂层隔膜的SEM。
[0026]图2为本专利技术实施例1制备的超薄隔膜的SEM。
具体实施方式
[0027]下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。
[0028]实施例1
[0029]一种超薄隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0030]步骤1，在双行星搅拌设备中，将气相氧化铝、去离子水和分散剂超声搅拌均匀，加入磺化纤维素纳米晶须、粘结剂和润湿剂超声混合均匀，抽真空，以消除搅拌混合过程中所产生的气泡，真空度大于0.6Mpa，得到浆料，其中，超声搅拌均匀为先在自转转速为2000r/
min，公转转速为35r/min，保持60min，再以5kHz超声10min，超声混合均匀的自转转速为2000r/min，公转转速为35r/min，再以5kHz超声15min，浆料的D50为0.257μm、D90为0.685μm，按质量份数计，气相氧化铝30份，分散剂0.5份，去离子水51.1份，CNC
‑
C(磺化纤维素纳米晶须)水溶液12份，粘接剂6份，润湿剂0.4份。
[0031]步骤2，采用涂布机在厚度为9μm的PE基膜表面涂覆步骤1的浆料，在基膜表面形成厚度为1.1μm的涂层，经本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超薄隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将气相氧化铝、去离子水和分散剂超声搅拌均匀，加入磺化纤维素纳米晶须(CNC
‑
C)、粘结剂和润湿剂超声混合均匀，抽真空，得到浆料，其中，按质量份数计，所述气相氧化铝25～39份，分散剂0.5～1.0份，去离子水36.2～59.2份，磺化纤维素纳米晶须水溶液10～15份，粘接剂5～8份，润湿剂0.3～0.8份；步骤2，在基膜表面涂覆步骤1所述的浆料，在基膜表面形成涂层，烘干，收卷，得到超薄隔膜；所述超薄隔膜在降低热收缩率的同时，也增加了机械强度，其中，所述超薄隔膜在180℃下烘烤1h的横向热收缩率为1.4～2.1％，纵向热收缩率为2.1～2.4％，所述超薄隔膜的针刺强度为6.8～8.7N，横向拉伸强度为1465～1486Kgf/cm2，纵向拉伸强度为1594～1643Kgf/cm2；所述基膜的厚度为9μm，所述涂层的厚度为1～2μm。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述超声搅拌均匀为先在...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁海朝，徐锋，王腾飞，苏碧海，田海龙，
申请(专利权)人：河北金力新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：