【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池隔膜，具体涉及一种木质纤维隔膜及制备方法。
技术介绍
1、钠离子电池现有的隔膜材料为干法拉伸工艺的pp材质隔膜、湿法造孔工艺的pe材质隔膜、以及在上述两种隔膜上涂一定厚度的陶瓷层、pvdf层等。高分子材料的孔隙率为离子提供通道、涂层提供导热或者其他功能。pp、pe、pvdf等高分子材料熔点在160℃左右，热收缩温度在120℃左右，在电池中应用存在耐热温度低的缺点；有机电解液与隔膜的浸润性差；孔隙率低阻碍离子移动。隔膜孔隙为通孔，支晶容易将正负极短路。
2、隔膜是电池的重要组成部分。在一定程度上，隔膜的好坏决定了电池的储能效率、热稳定性及安全性等性能。目前，正极材料与负极材料的研究百花齐放，而隔膜作为电池的关键组成部分却被研究的相对较少，开发高性能的新型隔膜是全面提升电池性能的重点。目前，只有美国、日本、韩国等少数国家掌握了电池隔膜的工艺，并实现商业化，而我国对锂电池隔膜的研究起步较晚，发展比较缓慢，因此电池隔膜仍是我国电池生产工艺技术的短板。另外，目前所采用的聚烯烃（如聚丙烯，pp）隔膜存在高温下易分解、热稳定性差等缺点，亟待开发热稳定性高、可降解、绿色、低成本的新型隔膜。
3、普通的纤维隔膜采用湿法造纸工艺制备，该工艺需要大量的水分散纤维，无法使用高比例的粘接剂来提升纤维隔膜的拉伸强度，使用受到限制，难以大批量使用。
4、木质纤维素作为自然界储量最丰富的天然高分子材料，储量巨大且能迅速再生。目前也有相关研究采用动植物提取的纤维素作为电池隔膜，但制备工艺复杂、成本较高，严重制
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种木质纤维隔膜及制备方法，该木质纤维隔膜具有良好的拉伸强度，采用该木质纤维隔膜制备的电池具有良好的首次充放电效率及容量保持率。
2、本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：
3、本专利技术还公开了一种木质纤维隔膜的制备方法，包括：将经氢氧化钠处理后的木质纤维加入到去离子水中，然后加入粘结剂、稳定剂，混合均匀获得浆料，然后将浆料涂覆在传送带上，预烘干，分离，热压，制得木质纤维隔膜。
4、具体地，上述木质纤维隔膜的制备方法，包括以下步骤：
5、将木质纤维加入到浓度为2-5wt%的氢氧化钠水溶液中处理10-20min，过滤，去离子水洗涤3-5次，然后加入到去离子水中，混合均匀后，加入粘结剂、稳定剂，搅拌均匀获得浆料，并通过计量泵将浆料均匀涂覆在传送带上，然后传送到烘箱内进行干燥，烘箱为多段加热和排风，温度为50℃-130℃，预烘干至涂覆的浆料中木质纤维与粘接剂的总量为浆料的80-90wt%，再将纤维隔膜与传送带分离，然后进行热压，热压的工艺条件包括：温度为50-80℃，速度为0.1-10m/min，压力为10-200t，制得木质纤维隔膜。
6、本专利技术将木质纤维与粘结剂混合，获得浆料，然后将浆料涂覆在传送带上，再经预烘干后，纤维与粘接剂占浆料总量的比例达到80-90wt%，木质纤维之间无规排列，相互交织，长的、粗的纤维作为隔膜的三维骨架支撑，短的、细的纤维提供均匀附着在骨架上；隔膜出烘箱后与传送带分离，进行辊压压实；辊压过程中同步进行高温干燥，粘接剂与纤维之间紧密接触，防止纤维回弹变形。压实形成木质纤维隔膜存在大量的空隙供电解液离子移动。良好的弹性与正负极极片良好的接触、曲折孔隙路径和较小的孔径阻挡金属支晶生长造成短路。
7、本专利技术的隔膜耐热温度可高达300℃以上，在150℃下可长期使用；具备60%以上的孔隙率，含有丰富的极性基团和曲折的空隙通道，与电解液有很好的浸润性，吸液率高，金属支晶短路难、显著提升电池的热失控温度，隔膜与极片接触好。提升木质纤维隔膜的拉伸强度，利于大批量使用。
8、本专利技术提供的木质纤维隔膜耐热性能远超pp、pe等高分子材料的隔膜；木质纤维隔膜电解液的浸润性、弹性，比pp、pe隔膜好，能够和极片表面更好的接触；且木质纤维隔膜孔隙率比pp、pe隔膜更高，可以存储更多的电解液延长电池寿命，不同外观形貌的纤维混合，起到三维骨架支撑作用与更小的孔径，更大的孔隙率的性能平衡；另外，木质纤维隔膜孔隙路径比pp、pe隔膜更长，更曲折，可防止金属支晶刺穿隔膜；再者，电池内部残留水分造成hf生成，hf将木质纤维中活性基团的钠离子置换出来，为电池补充钠离子，提升电池首效和容量；
9、本专利技术的工艺比传统的木质纤维隔膜工艺具备更强的抗拉性能，隔膜对电池制作适应性强；且本专利技术的工艺纤维溶液中含有更高比例的粘接剂，并且粘接剂全部沉积在隔膜中。传统湿法造纸工艺无法添加水溶性粘接剂或者需要二次喷胶；再者本专利技术的工艺用水量远小于传统湿法造纸工艺；并且无废水排放；另外，本专利技术工艺采用可控的计量泵传送溶液，纤维隔膜的面密度均一性比传统的湿法造纸工艺更高。
10、对本专利技术而言，上述木质纤维与氢氧化钠水溶液的质量体积比为：1g:25-40ml。
11、对本专利技术而言，上述木质纤维的长度为1mm-5mm，直径为1μm-30μm。
12、对本专利技术而言，上述粘结剂选自丁苯橡胶或聚丙烯酸中的至少一种。
13、对本专利技术而言，上述稳定剂包含羧甲基纤维素钠。
14、对本专利技术而言，上述浆料中木质纤维的含量为10-60wt%。
15、对本专利技术而言，上述浆料中粘结剂的含量为0.1-10wt%。
16、对本专利技术而言，上述浆料中稳定剂的含量为0.1-5wt%。
17、对本专利技术而言，上述木质纤维隔膜的厚度为10-35μm。
18、本专利技术还公开了上述制备方法制得的木质纤维隔膜在制备电池中的用途。
19、为进一步提升木质纤维隔膜的性能，本专利技术还采用羧甲基纤维素钠衍生物替代羧甲基纤维素钠。
20、本专利技术还公开了一种羧甲基纤维素钠衍生物的制备方法，包括：采用4-吡啶巯基乙酰氯盐酸盐与羧甲基纤维素钠发生酯化反应，制得羧甲基纤维素钠衍生物。
21、本专利技术提供了一种羧甲基纤维素钠衍生物的制备方法，以4-吡啶巯基乙酰氯盐酸盐为改性剂，酯化改性羧甲基纤维素钠，制得的羧甲基纤维素钠衍生物用于木质纤维隔膜的制备，使得该木质纤维隔膜具有良好的拉伸强度，且采用该木质纤维隔膜制备的电池具有良好的首次充放电效率及容量保持率。
22、具体地，上述羧甲基纤维素钠衍生物的制备方法，包括以下步骤：
23、在羧甲基纤维素钠中加入n,n-二甲基乙酰胺（两者的质量体积比为：1g:30-50ml），然后加入三乙胺，搅拌15-45min后，在氮气氛围下，缓慢加入浓度为40-45wt%的4-吡啶巯基乙酰氯盐酸盐的n,n-二甲基乙酰胺溶液，在55-75℃反应4-7h，降至室温，去离子水洗涤，然后在丙酮中抽提40-50h，干燥，获得羧甲基纤维素钠衍生物。
24、对本专利技术而言，上述羧甲基纤维素钠与4-吡啶巯基乙酰氯盐酸盐的质量比为：1:0.35-0.5；4-吡本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种木质纤维隔膜的制备方法，包括：将经氢氧化钠处理后的木质纤维加入到去离子水中，然后加入粘结剂、稳定剂，混合均匀获得浆料，然后将浆料涂覆在传送带上，预烘干，分离，热压，制得木质纤维隔膜。
2.根据权利要求1所述的一种木质纤维隔膜的制备方法，其特征在于：所述木质纤维的长度为1mm-5mm，直径为1μm-30μm。
3.根据权利要求1所述的一种木质纤维隔膜的制备方法，其特征在于：所述粘结剂选自丁苯橡胶或聚丙烯酸中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种木质纤维隔膜的制备方法，其特征在于：所述稳定剂包含羧甲基纤维素钠。
5.根据权利要求1所述的一种木质纤维隔膜的制备方法，其特征在于：所述浆料中木质纤维的含量为10-60wt%。
6.根据权利要求1所述的一种木质纤维隔膜的制备方法，其特征在于：所述浆料中粘结剂的含量为0.1-10wt%。
7.根据权利要求1所述的一种木质纤维隔膜的制备方法，其特征在于：所述预烘干的温度为50℃-130℃。
8.根据权利要求1所述的一种木质纤维隔膜的制备方法，其特征在于
9.根据权利要求1所述的一种木质纤维隔膜的制备方法，其特征在于：所述热压的工艺条件包括：温度为50-80℃，速度为0.1-10m/min，压力为10-200T。
10.权利要求1-9任一项所述制备方法制得的木质纤维隔膜在制备电池中的用途。
...【技术特征摘要】
1.一种木质纤维隔膜的制备方法，包括：将经氢氧化钠处理后的木质纤维加入到去离子水中，然后加入粘结剂、稳定剂，混合均匀获得浆料，然后将浆料涂覆在传送带上，预烘干，分离，热压，制得木质纤维隔膜。
2.根据权利要求1所述的一种木质纤维隔膜的制备方法，其特征在于：所述木质纤维的长度为1mm-5mm，直径为1μm-30μm。
3.根据权利要求1所述的一种木质纤维隔膜的制备方法，其特征在于：所述粘结剂选自丁苯橡胶或聚丙烯酸中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种木质纤维隔膜的制备方法，其特征在于：所述稳定剂包含羧甲基纤维素钠。
5.根据权利要求1所述的一种木质纤维隔膜的制备方法，其特征在于：所述浆料中木质纤维的含量为10-...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘桃松，张焱，陈冬，郑丽华，单海鹏，丁平，段玉娟，韦振，
申请(专利权)人：浙江华宇钠电新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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