本发明专利技术涉及材料技术领域，公开了一种用于锂电池隔膜的复合材料及其制作方法，该复合材料是以60‑70份超高分子量聚乙烯、20‑35份交联聚乙烯、3‑5份耐高温改性料、200‑300份白油为原料制得，其中交联聚乙烯是以表面修饰有不饱和烯基的改性埃洛石纳米管为交联剂，与超高分子量聚乙烯交联聚合形成；耐高温改性料是双端硅氢化物与双马来酰亚胺化物的加成产物，利用交联聚乙烯和耐高温改性料的优势，可使制备得到的复合材料具有较低的热收缩率、较高的吸液率和良好的力学性能，可直接作为锂离子电池的隔膜，使用安全性高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料，具体涉及一种用于锂电池隔膜的复合材料及其制作方法。
技术介绍
1、锂电池隔膜是一种具有微孔结构的功能膜材料，它在锂离子电池体系中起着分隔正负极、阻隔充放电时电路中电子通过、允许电解液中锂离子自由通过的作用。在电池充放电或温度升高的情况下，隔膜可以有选择地闭合微孔，以限制过大电流、防止短路，从而保护电池，因此，隔膜的品质对锂离子电池的容量、循环性能和使用安全性均具有重大影响。
2、目前商业化的锂离子电池隔膜主要为聚乙烯等聚烯烃类微孔膜，聚乙烯隔膜的主要缺点在于耐热性较差、力学性能一般，并且与极性电解液的浸润性较差，直接影响锂离子电池的综合性能。但是聚乙烯类聚烯烃隔膜厚度薄、耐腐蚀性强，其作为锂离子电池隔膜的主导地位短时间内无法改变，因此，需要制作性能更加优异的聚乙烯复合材料，将其制作成聚乙烯隔膜，才能有效改善聚乙烯隔膜的不足。
3、申请号为cn202011543405.1的专利技术专利公开了一种超高分子量聚乙烯锂电池隔膜及其制备方法，通过采用固相接枝技术，在超高分子量聚乙烯分子链上接枝高极性甲基丙烯酸缩水甘油酯官能团，提高隔膜的表面润湿性。申请号为cn202011374033.4的专利技术专利公开了一种有机纤维增强的聚乙烯锂电池隔膜及其制备方法，通过添加如聚苯硫醚纤维、芳纶纤维等有机纤维作为骨架材料，可使聚乙烯隔膜在极端条件下保持完整性，同时增强了聚乙烯隔膜的润湿性。因此，可通过在制备聚乙烯隔膜过程中，添加具有增强或者改性效果的添加剂，实现改善聚乙烯隔膜综合性能的效果。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种用于锂电池隔膜的复合材料及其制作方法，解决了聚乙烯隔膜耐热性较差，且与电解液浸润性不佳的问题。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种用于锂电池隔膜的复合材料，按重量份数计，包括以下组分：超高分子量聚乙烯60-70份、交联聚乙烯20-35份、耐高温改性料3-5份、白油200-300份；
4、所述交联聚乙烯是以表面修饰有不饱和烯基的改性埃洛石纳米管为交联剂，与超高分子量聚乙烯交联聚合形成；
5、所述耐高温改性料是双端硅氢化物与双马来酰亚胺化物的加成产物。
6、更进一步优选地，所述超高分子量聚乙烯的平均分子量为200万。
7、更进一步优选地，所述交联聚乙烯的制备方法包括以下步骤：
8、步骤一：将埃洛石纳米管、催化剂与甲苯机械混合，形成均匀分散液，在氮气保护下将升高温度至50-55℃，搅拌4-6h后，将体系置于冰浴环境中，加入二烯丙基氨基甲酰氯，加毕，于室温条件下搅拌12-18h，分离出产物，记作埃洛石纳米管交联剂；
9、步骤二：将低密度聚乙烯、埃洛石纳米管交联剂和引发剂加入至转矩流变仪中，在转速为50-60r/min，180-190℃的温度条件中熔融接枝聚合5-10min，待物料自然冷却，制得交联聚乙烯。
10、在上述技术方案中，可能的机理是：埃洛石纳米管表面的羟基可以在催化剂作用下与二烯丙基氨基甲酰氯结构中的酰氯基团缩合，将大量可聚合的不饱和烯基修饰至埃洛石纳米管的表面，形成埃洛石纳米管交联剂，在引发剂作用下，埃洛石纳米管交联剂可以与低密度聚乙烯在熔融状态下交联聚合，形成交联聚乙烯。
11、更进一步优选地，步骤一中，所述埃洛石纳米管的长度为0.5-1μm，内径为10-100nm。
12、更进一步优选地，步骤一中，所述催化剂为吡啶或者三乙胺中的任一种。
13、更进一步优选地，步骤二中，所述引发剂过氧化苯甲酰或者过氧化二异丙苯中的任一种。
14、更进一步优选地，所述耐高温改性料的制备方法如下：
15、按照1:1的摩尔比，称取双端硅氢化物和双马来酰亚胺化物，加入至1,4-二氧六环中，倒入反应釜内，开启搅拌，以300-400r/min的搅拌速率将反应物搅拌均匀后，通入氮气，接着将氯铂酸催化剂滴加至反应釜内，滴加结束后，在200-300r/min的搅拌速率下将温度升高至70-80℃，在该温度下保持8-12h后，抽滤出固体产物，洗涤除杂，真空干燥，即可制得耐高温改性料。
16、在上述技术方案中，可能的机理是：双端硅氢化物结构两端含有si-h键，通过氯铂酸催化剂的催化，可与双马来酰亚胺结构中的不饱和烯基发生硅氢加成，伴随着分子链的不断衍生，最终形成结构中含有刚性酰亚胺杂环、芳香环和硅氧键的聚合态改性料，即耐高温改性料。
17、更进一步优选地，所述双端硅氢化物为1,1,3,3-四甲基二硅氧烷。
18、更进一步优选地，所述双马来酰亚胺化物为n,n'-间苯撑双马来酰亚胺、n,n'-(1,4-亚苯基)双马来酰亚胺、1,4-双(马来酰亚胺基)丁烷、1,6-二马来酰亚胺基己烷或者4,4'-双马来酰亚胺基二苯甲烷中的任一种。
19、一种用于锂电池隔膜的复合材料的制作方法，包括以下步骤：
20、第一步：按照组分的重量份数，称取各原料，备用；
21、第二步：将超高分子量聚乙烯、交联聚乙烯、耐高温改性料倒入高速混料机中，在600-800r/min的搅拌速率下，以70-80℃的温度，搅拌混合20-30min，形成混合料；
22、第三步：将混合料移入挤出机中，从挤出机注油口加入白油，设置螺杆转速为80-100rpm，在160-180℃的温度条件下熔融挤出，经模口流出至冷却辊，在25-35℃的条件下冷却定型，即可制得聚乙烯复合材料。
23、本专利技术的有益效果：
24、（1）本专利技术通过对埃洛石纳米管进行表面改性，再与聚乙烯进行交联，形成具有交联结构的聚乙烯，在行后续的高温熔融造粒过程中，埃洛石纳米管会以交联核心的形式，均匀分散于聚乙烯复合材料中，并促使聚乙烯复合材料形成交联三维网络结构，利用埃洛石纳米管具有的高强度和中空结构，不仅可以在三维网络结构中形成稳定的骨架支撑作用，可减少聚乙烯复合材料的热收缩现象，提高安全性能，同时中空结构有利于吸附和储存电解液，提高聚乙烯隔膜与电解液的浸润性。
25、（2）本专利技术制备了一种耐高温改性料添加剂，耐高温改性料加入后，可与聚乙烯分子链相互缠绕，进而稳定存在与交联三维网络中，利用其结构中丰富的刚性酰亚胺杂环、芳香环和硅氧键，可使三维网络结构的耐高热稳定性能得到有效加强，进一步降低隔膜在高温条件下发生热收缩的现象，此外，大量的刚性结构还有利于增强聚乙烯复合材料的力学性能，有效降低了锂离子电池在极端环境中使用的风险，提升锂离子电池的使用安全性。
26、当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
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【技术保护点】
1.一种用于锂电池隔膜的复合材料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：超高分子量聚乙烯60-70份、交联聚乙烯20-35份、耐高温改性料3-5份、白油200-300份；
2.根据权利要求1所述的一种用于锂电池隔膜的复合材料，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯的分子量为150万-200万。
3.根据权利要求1所述的一种用于锂电池隔膜的复合材料，其特征在于，所述交联聚乙烯的制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种用于锂电池隔膜的复合材料，其特征在于，步骤一中，所述埃洛石纳米管的长度为0.5-1μm，内径为10-100nm。
5.根据权利要求3所述的一种用于锂电池隔膜的复合材料，其特征在于，步骤一中，所述催化剂为吡啶或者三乙胺中的任一种。
6.根据权利要求3所述的一种用于锂电池隔膜的复合材料，其特征在于，步骤二中，所述引发剂过氧化苯甲酰或者过氧化二异丙苯中的任一种。
7.根据权利要求1所述的一种用于锂电池隔膜的复合材料，其特征在于，所述耐高温改性料的制备方法如下：
8.根据权利要求7所述的一种用于锂电池隔膜的复合材料，其特征在于，所述双端硅氢化物为1,1,3,3-四甲基二硅氧烷。
9.根据权利要求7所述的一种用于锂电池隔膜的复合材料，其特征在于，所述双马来酰亚胺化物为N,N'-间苯撑双马来酰亚胺、N,N'-(1,4-亚苯基)双马来酰亚胺、1,4-双(马来酰亚胺基)丁烷、1,6-二马来酰亚胺基己烷或者4,4'-双马来酰亚胺基二苯甲烷中的任一种。
10.如权利要求1所述的一种用于锂电池隔膜的复合材料的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
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【技术特征摘要】
1.一种用于锂电池隔膜的复合材料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：超高分子量聚乙烯60-70份、交联聚乙烯20-35份、耐高温改性料3-5份、白油200-300份；
2.根据权利要求1所述的一种用于锂电池隔膜的复合材料，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯的分子量为150万-200万。
3.根据权利要求1所述的一种用于锂电池隔膜的复合材料，其特征在于，所述交联聚乙烯的制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种用于锂电池隔膜的复合材料，其特征在于，步骤一中，所述埃洛石纳米管的长度为0.5-1μm，内径为10-100nm。
5.根据权利要求3所述的一种用于锂电池隔膜的复合材料，其特征在于，步骤一中，所述催化剂为吡啶或者三乙胺中的任一种。
6.根据权利要求3所...
【专利技术属性】
技术研发人员：余正波，程承敏，毛珂，
申请(专利权)人：江西昊泽光学膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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