本发明专利技术公开了一种耐高温含纤维素纤维基材的锂电子电池隔膜及其制备方法。所述的电池隔膜其特征在于，其厚度为20～40μm，孔隙率为40～60％，透气度为15～30sec/100cc，该隔膜包括纤维素纤维基材，多孔粘合层及无机涂层。制备方法为：将水性聚氨酯乳液机械发泡，将泡沫胶输送至泡沫浴装置，纤维素纤维基材通过牵引浸入泡沫浴施胶，泡沫胶在基材表面形成多孔粘合层；将无机涂料涂布于纤维素纤维基材和多孔粘合层表面复合形成无机涂层；烘干即可。本发明专利技术对电解液具有较好吸液和保液能力；不发生收缩，纵横向热收缩率均在2％以下；具有较高的离子穿透性、较低电阻，机械性能优良，电化学性能稳定，可防止电池短路和枝晶刺穿。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种，属于锂离子电池
技术介绍
目前，锂离子电池隔膜材料主要为聚烯烃隔膜如单层聚丙烯(PP)微孔膜、单层聚こ烯(PE)微孔膜以及三层PP/PE/PP复合膜，该类隔膜制备方法主要为干法拉伸致孔法和湿法相分离法。聚烯烃隔膜弊端在于一、聚烯烃隔膜受热时易收缩，会造成隔膜尺寸不稳定，正负极直接接触而短路；ニ、闭孔温度和破膜温度较低，当发生电池刺穿等状况时，电池内部大量放热，导致隔膜完全融化收縮，电池短路产生高温直至电池解体或爆炸。这些弊端 是由聚烯烃材料自身特性所決定的，PE熔点为128 135°C，PP熔点为150 166°C。德国赢创德固赛公司所申请的公开号为CN 100397681C、CN 1679183A及CN101425570A等的专利技术专利，已公开柔性陶瓷锂电隔膜的制备方法，该隔膜是以无纺布为基材，以氧化铝为主要成分的无机涂料，利用辊涂、膜转移或者凹辊印刷等技术对无纺布基材进行涂布，获得耐高温的陶瓷锂电隔膜。但该隔膜在振动、卷曲、折叠过程中容易掉粉，隔膜一致性较差。厦门大学申请的公开号为CN 1312789C的专利技术专利，以Celgard 2400为基材，纳米SiO2、聚氧こ烯、こ腈的混合溶液为隔膜涂层的涂料，制备复合锂电池隔膜，但该隔膜采用的基材需要进ロ，会造成生产成本増加。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是采用纤维素纤维抄造的基材制备耐高温锂离子电池隔膜，要求该隔膜不仅一致性好，而且生产成本低；本专利技术的另ー个目的是提供一种采用上述基材的耐高温锂离子电池隔膜的制备方法。为了达到上述目的，本专利技术提供了ー种耐高温含纤维素纤维基材的锂电子电池隔膜，其特征在于，其厚度为20 40iim，孔隙率为40 60%，透气度为15 30sec/100cc，该隔膜包括纤维素纤维基材，多孔粘合层及无机涂层。优选地，所述的纤维素纤维基材由天然纤维素纤维和/或再生纤维素纤维通过湿法造纸机抄造而成，其厚度为15 35 ii m,孔隙率为60 80%,透气度为8 22sec/100cc。进ー步地，所述的天然纤维素纤维为棉纤维、竹纤维、苎麻纤维和亚麻纤维中的至少ー种。进ー步地，所述的再生纤维素纤维为天丝纤维、粘胶纤维、铜氨纤维和醋酯纤维中的至少ー种。进ー步地，所述的天然纤维素纤维及所述的再生纤维素纤维在抄造前，经打浆使得单根纤维分丝帚化。进ー步地，所述打浆后的天然纤维素纤维及再生纤维素纤维的平均直径为0. 5 2iim，长径比为50 200。进ー步地，所述的粘胶纤维经水力碎浆与高频疏解将纤维束分散成单根纤維。进ー步地，所述粘胶纤维的细度为0. 平均长度为2_。本专利技术还提供了上述的耐高温含纤维素纤维基材的锂电子电池隔膜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下第一歩将固含量为38wt%的水性聚氨酯乳液机械发泡，发泡比为I : 8，将泡沫胶输送至泡沫浴装置，纤维素纤维基材通过牵引浸入泡沫浴施胶，经红外或气流烘干后，泡沫胶在基材表面形成多孔粘合层；该多孔粘合层的厚度为I Pm，平均孔径为2pm;第二步将无机涂料涂布于纤维素纤维基材和多孔粘合层表面复合形成无机涂层；第三歩将第二步得到的复合材料经红外辐照或者气流烘干后，制得耐高温锂离 子电池隔膜。优选地，所述无机涂料的制备方法为将胶粘剂溶于溶剂中，然后加入无机颗粒和胶粘促进剂，采用超高压纳米均质机均化，其中，溶剂重量为无机颗粒重量的I. 5 2倍，胶粘剂重量为无机颗粒重量的2 5%,胶粘促进剂重量为无机颗粒重量的0. I 0. 5%。进ー步地，所述的无机颗粒为三氧化ニ铝、ニ氧化硅、ニ氧化锆中的ー种或几种。进ー步地，所述无机颗粒的粒径分布范围为Dltl :1 I. 5 ii m,D50 :2 2. 5 ii m,D97 3 3. 5 u m0进ー步地，所述的胶粘剂为聚偏氟こ烯(PVDF)、聚酰亚胺(PI)、聚醚砜(PES)中的ー种或几种。进一步地,所述的I父粘促进剂为こ稀基ニこ氧基娃烧、甲基ニこ氧基娃烧、こ稀基ニ(2_甲氧基こ氧基)娃烧中的一种或几种。进ー步地，所述的溶剂为N，N- ニ甲基甲酰胺(DMF)或N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的ー种。进ー步地，所述胶粘剂在所述溶剂中的溶解温度为50°C。本专利技术中的所述超高压纳米均质机与常规搅拌装置不同，它不是依靠机械搅拌将无机颗粒分散，而是用高压能量直接作用于无机涂料，在其内部产生高強度的剪切力、冲击力和碰撞力，其施加的能量能更有效地作用在固体颗粒上，因而能够将过大的颗粒破碎，并将无机涂料中的颗粒均匀分散。本专利技术所采用的超高压纳米均质机压力优选为IOOMPaJf上述无机涂料均化0. 5h，通过激光粒度分析仪观察，涂料中无机颗粒的粒径分布接近其原生粒径分布，说明超高压纳米均质机对无机涂料的分散、均化性能优异。无机涂料中无机颗粒的粒径分布范围要求较为严格，选择合理的粒径分布范围有助于提高无机涂层的透气性和孔隙率，并堵塞纤维素纤维基材中的直通孔，避免发生电池短路现象，提高了电池安全性能。无机涂层中含有三氧化ニ铝、ニ氧化硅和ニ氧化锆无机颗粒具有耐高温、抗氧化和绝缘性能，胶粘剂的主要成分聚偏氟こ烯、聚酰亚胺和聚醚砜均具有良好的胶黏性、耐化学腐蚀性能、耐高电压性能和绝缘性能。无机涂料中胶粘剂将无机颗粒固定在纤维素纤维基材及所述多孔粘合层上，胶粘促进剂有助于增加无机颗粒与基材以及多孔粘合层之间的粘附性能。与现用技术相比，本专利技术的优点为—、本专利技术所提供的耐高温锂离子电池隔膜因其纤维素基材和无机涂层均具有优良润湿性能，与聚烯烃隔膜相比，对电解液具有较好吸液和保液能力。ニ、本专利技术所提供的耐高温锂离子电池隔膜具有多孔粘合层，与赢创德固赛公司生产的SEPAWON 陶瓷隔膜相比，无机涂层与基材的粘附カ増大，隔膜表面不会掉粉。该多孔粘合层采用泡沫施胶方式，在基材表面形成孔径分布均一、开孔率高的粘合层，不会影响离子穿透。三、本专利技术采用超高压纳米均质机对无机涂料进行分散均化处理，降低无机颗粒间团聚，使得颗粒粒径接近原生粒径，有利于无机涂料的精密涂布以及提高了隔膜表面平整性。四、本专利技术所提供的耐高温锂离子电池隔膜与聚烯烃隔膜相比，耐高温性能显著提高。PE和PP微孔膜在180°C时严重收缩，并逐渐熔化，而本专利技术的隔膜在该温度下不会发生收缩，纵横向热收缩率均在2%以下。五、本专利技术所提供的耐高温锂离子电池隔膜孔隙率高，孔径小，具有较高的离子穿透性、较低电阻以及电化学性能稳定，还具有优良的机械性能，可有效防止电池短路和枝晶刺穿。附图说明图I为由纤维素纤维基材的表面SEM扫描图；图2为耐高温锂离子电池隔膜的表面SEM扫描图。具体实施例方式为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。实施例I 5中的水性聚氨酯乳液型号为,fONCRYL U4188，固含量为38wt%，德国巴斯夫公司生产。实施例I一、无机涂料制备将3g聚偏氟こ烯、0. 5g聚酰亚胺加入150gN_甲基吡咯烷酮中加热搅拌，温度为50°C，搅拌时间为2h。在上述混合物中加入0. 5g甲基三こ氧基硅烷和IOOg三氧化ニ铝(粒径分布范围D10 1. 5um, D50 2. 5 u m, D97 :3. 5 u m)，采用超高压纳米均质机IOOMPa下均化0. 5h，直到颗粒物完全分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种耐高温含纤维素纤维基材的锂电子电池隔膜，其特征在于，其厚度为20～40μm，孔隙率为40～60％，透气度为15～30sec/100cc，该隔膜包括纤维素纤维基材，多孔粘合层及无机涂层。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴立群，贺磊，杨娇，
申请(专利权)人：中国海诚工程科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。