一种阻燃耐热隔膜的生产方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种阻燃耐热隔膜的生产方法及其应用，属于锂电池隔膜技术领域，本发明专利技术采用三聚氰胺纤维和无机颗粒组成的浆料对隔膜表面进行涂敷形成三聚氰胺纤维陶瓷涂层，其间采用交联浴交联，戊二醛、己二醛的交联剂可以使无机颗粒氨基化二氧化硅或氨基化三氧化二铝与三聚氰胺纤维交联，三聚氰胺纤维陶瓷涂层极限氧指数高，与火焰接触不燃烧、不收缩、无熔滴，具有高耐火焰燃性、高热稳定性、导热率低，含氮量高且不含卤素，无烟气毒性，高耐化学性等特点，在高温下仍能基本保持原有形状、更高温度下碳化且发烟量很小，价格低廉，极具价格优势，形成的涂敷隔膜具有较高的孔隙率、良好的电解液浸润性、优异的热尺寸稳定性。优异的热尺寸稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃耐热隔膜的生产方法及其应用


[0001]本专利技术属于锂电池隔膜
，具体涉及一种阻燃耐热隔膜的生产方法及其应用。

技术介绍

[0002]目前，传统的隔膜主要由聚乙烯、聚丙烯等材料制成，虽然其具有较好的电化学稳定性、机械强度和热闭孔等性能，但是在高充放电电流或较高的工作温度下，这类传统隔膜的电解液润湿性差，导致离子传递阻力大，会降低电池的倍率性能，同时隔膜尺寸的不稳定性可能导致电池内部短路，进而导致热失控，而阻燃性隔膜电解液润湿性和耐热性能优异，可以很好地避免事故发生，因此备受关注。崔光磊团队通过简单的造纸工艺，成功地制备了具有良好的电解液润湿性、高离子电导率、优异的耐热阻燃性能的芳纶锂电池隔膜，改善了锂离子电池的安全性能。目前，使用静电纺丝或溶液涂层将无机颗粒或有机物加入聚烯烃或无纺布隔膜中，可以使隔膜具有理想的耐热/阻燃性能以及机械性能，从而确保电池的整体安全性。芳纶隔膜良好的电解液润湿性、界面相容性以及优异的阻燃性、耐热性，使电池的循环性能和高温性能得到显著提高，芳纶隔膜因而在高温锂电池中具有良好的应用前景，但造价较高。王庆福制备的耐热的多功能膜，在扣式铿离子电池中可以看到受到相同压力的情况下，PP隔膜的热变形温度为145℃，而MFR膜的变形温度为180℃，同时还研究了将PA涂覆在超薄的玻璃纤维膜表面上制备高性能耐热的有机无机复合隔膜，该厚度为45μm的复合隔膜具有优异的耐热性和阻燃性。张建军等通过纸浆造纸法，向纤维素纸浆中添加阻燃剂和硅，从而提高纤维素隔膜的阻燃性和耐热性。本领域技术人员亟待开发出一种阻燃耐热隔膜的生产方法及其应用以满足现有的应用市场和性能需求。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供一种阻燃耐热隔膜的生产方法及其应用。
[0004]一种阻燃耐热隔膜的生产方法，包括以下步骤：将三聚氰胺纤维和无机颗粒加入含醇混合液中分散混合均匀，得到涂覆浆料；在基底隔膜的一面或两面进行涂覆浆料均匀涂覆，涂覆厚度为5~12μm，将涂覆后的基底隔膜浸入交联浴中交联2～4h后水洗，在基底隔膜的表面形成三聚氰胺纤维陶瓷涂层，经干燥得到阻燃耐热隔膜；所述无机颗粒和三聚氰胺纤维的质量比为0.5~2∶2~4，所述交联浴中含有0.05%～0.1%的交联剂。
[0005]进一步的，所述无机颗粒的材质为氨基化二氧化硅或氨基化三氧化二铝的一种或多种。
[0006]进一步的，所述含醇混合液为醇和N，N
‑
二甲基乙酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮中的其中一种的混合物，其中醇占含醇混合液质量比例为1∶3~4，醇为正丁醇、异丙醇、乙醇中其中一种或多种。
[0007]进一步的，所述交联剂为戊二醛、己二醛中的其中一种。
[0008]进一步的，所述基底隔厚度5~40μm、孔隙率为30%～80%的聚乙烯膜、聚丙烯膜或聚
丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合隔膜中的一种。
[0009]进一步的，所述涂覆浆料中三聚氰胺纤维的质量含量为5%~10%。
[0010]上述阻燃耐热隔膜的生产方法制得的阻燃耐热隔膜在锂电池上的应用。
[0011]本专利技术的有益效果：本专利技术采用三聚氰胺纤维和无机颗粒组成的浆料对隔膜表面进行涂敷形成三聚氰胺纤维陶瓷涂层，其间采用交联浴交联，形成的涂敷隔膜具有较高的孔隙率、良好的电解液浸润性、优异的热尺寸稳定性，实现综合性能的大幅度提升和耐热性能良好，戊二醛、己二醛的交联剂可以使无机颗粒氨基化二氧化硅或氨基化三氧化二铝与三聚氰胺纤维交联，三聚氰胺纤维是以三聚氰胺甲醛树脂为主要成分的本征阻燃的高性能纤维，极限氧指数高，与火焰接触不燃烧、不收缩、无熔滴，具有高耐火焰燃性、高热稳定性、导热率低，含氮量高且不含卤素，无烟气毒性，高耐化学性等特点，在高温下仍能基本保持原有形状、更高温度下碳化且发烟量很小，价格低廉，极具价格优势。
具体实施方式
[0012]根据下列实施例，可以更好理解本专利技术，然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本专利技术，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本专利技术。
实施例1
[0013]原料：天鸿40μmPP/PE/PP动力锂电池三层共挤隔膜纵向拉伸强度133.5MPa、横向20.1MPa、2h105℃纵向热收缩率0.5%、穿刺强度503gf、孔隙率47%、透气率285sec/100mL，氨基化二氧化硅500nm浙江新越生物。
[0014]阻燃耐热隔膜的生产方法，包括以下步骤：将三聚氰胺纤维和无机颗粒加入含醇混合液中分散混合均匀，得到涂覆浆料；在基底隔膜的一面进行涂覆浆料均匀涂覆，涂覆厚度为12μm，将涂覆后的基底隔膜浸入交联浴中交联4h后水洗，在基底隔膜的表面形成三聚氰胺纤维陶瓷涂层，经干燥得到阻燃耐热隔膜；所述无机颗粒和三聚氰胺纤维的质量比为2∶4，所述交联浴中含有0.1%的交联剂，交联剂为戊二醛，所述无机颗粒的材质为氨基化二氧化硅，所述含醇混合液为正丁醇和N
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甲基吡咯烷酮中的混合物，其中醇占含醇混合液质量比例为1∶4，Basofil三聚氰胺纤维长度为2.5mm，极限氧指数为32～35％，涂覆浆料中三聚氰胺纤维的质量含量为10%。
[0015]阻燃耐热隔膜性能：拉伸强度141.9MPa、横向22.7MPa、2h105℃纵向热收缩率0.4%、穿刺强度523gf、孔隙率45%、透气率303sec/100mL，经明火点燃后持续燃烧5s后火焰熄灭同时能观察到产生炭层，阻燃性FVTM
‑
0。
实施例2
[0016]原料：25μmTH
‑
I型PP基锂电池隔膜，纵向拉伸强度113.4MPa、横向12.5MPa、2h105℃纵向热收缩率0.5%、穿刺强度4.5N、孔隙率40%、破膜温度160℃、透气率300sec/100mL，氨基化氧化铝为将3份方德FA
‑
4MS100nm的纳米氧化铝加入反应釜中，然后加入50份二甲苯，机械搅拌25min，加热至 110℃，然后，加入1份3
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氨基三甲氧基硅烷，在氮气氛围中，机械搅
拌，反应 12 小时，冷却至室温。产物用大量乙醇，蒸馏水减压抽滤数次，60℃烘干至恒重，备用。阻燃耐热隔膜的生产方法，包括以下步骤：将三聚氰胺纤维和无机颗粒加入含醇混合液中分散混合均匀，得到涂覆浆料；在基底隔膜的两面进行涂覆浆料均匀涂覆，涂覆厚度为5μm，将涂覆后的基底隔膜浸入交联浴中交联2h后水洗，在基底隔膜的表面形成三聚氰胺纤维陶瓷涂层，经干燥得到阻燃耐热隔膜；所述无机颗粒和三聚氰胺纤维的质量比为0.5∶2，所述交联浴中含有0.05%的交联剂，交联剂为戊二醛所述无机颗粒的材质为氨基化三氧化二铝，所述含醇混合液为醇和N，N
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二甲基乙酰胺的混合物，其中异丙醇占含醇混合液质量比例为1∶3，涂覆浆料中三聚氰胺纤维的质量含量为5%。
[0017]阻燃耐热隔膜性能：拉伸强度128.5MPa、横向18.7MPa、2h105℃纵向热收缩率0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃耐热隔膜的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：将三聚氰胺纤维和无机颗粒加入含醇混合液中分散混合均匀，得到涂覆浆料；在基底隔膜的一面或两面进行涂覆浆料均匀涂覆，涂覆厚度为5~12μm，将涂覆后的基底隔膜浸入交联浴中交联2～4h后水洗，在基底隔膜的表面形成三聚氰胺纤维陶瓷涂层，经干燥得到阻燃耐热隔膜；所述无机颗粒和三聚氰胺纤维的质量比为0.5~2∶2~4，所述交联浴中含有0.05%～0.1%的交联剂。2.根据权利要求1所述的阻燃耐热隔膜的生产方法，其特征在于，其特征在于，所述无机颗粒的材质为氨基化二氧化硅或氨基化三氧化二铝的一种或多种。3.根据权利要求1所述的阻燃耐热隔膜的生产方法，其特征在于，所述含醇混合液为醇和N，N
‑
二甲基乙酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：张德顺，胡伟，吴磊，徐卫兵，周正发，任凤梅，张强，李坤，刘志强，刘梦茹，王若愚，
申请(专利权)人：界首市天鸿新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：