[发明专利]一种新型锂离子电池隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种电池材料领域，具体涉及以聚丙烯纤维和棉纤维为主要原料制备锂离子电池隔膜的方法。

背景技术

锂离子电池具有高比能量、长循环寿命、无记忆效应的特性、又具有安全、可靠且能快速充放电等优点，正极材料、负极材料、隔膜、电解液，是构成锂离子电池的4种关键材料。

  锂离子电池隔膜在电池正负极之间起电子绝缘的作用，同时提供允许锂离子在正负极之间自由往复迁移的微孔通道，隔膜是影响锂离子电池性能的重要组件，影响锂离子电池的容量、内阻、高速性能、快充、寿命等特性。

  传统的锂离子电池隔膜的生产方法主要是干法拉伸或湿法相分离，干法又分为干法单向拉伸和干法双向拉伸工艺，干法工艺主要以聚丙烯纤维为主要原料，干法单向拉伸工艺是通过生产硬弹性纤维的方法，制备出低结晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜，再高退火获得高结晶度的取向薄膜。这种薄膜先在低温下进行拉伸形成微缺陷，然后在高温下使缺陷拉开，形成微孔。干法双向拉伸工艺是中国科学院化学研究所在20世纪90年代初开发出的具有自主知识产权的工艺。通过在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型改进剂，利用聚丙烯不同相态间密度的差异，在拉伸过程中发生晶型转变形成微孔，用于生产单层聚丙烯纤维膜。采用干法双向拉伸技术制成的隔膜的微孔外形基本上是圆形的，即有很好的渗透性和力学性能，孔径更加均匀。

  湿法工艺主要以聚乙烯纤维为主要原料，湿法又称相分离法或热致相分离法，它是利用高聚物与某些高沸点的小分子化合物在较高温度(一般高于聚合物的熔化温度T0)时，形成均相溶液，降低温度又发生固/液或液/液相分离，这样在高聚合物相中，拉伸后用溶剂洗脱除去小分子化合物则可制成微孔膜材料。

 总体上，锂离子电池隔膜的生产还存在以下几个大问题：

（1）由于隔膜材料聚烯烃由于大分子链的存在，使隔膜的表面具有较低的表面能，因此对电解质亲和性较差。

（2）干法单向拉伸工艺，由于只进行了单向拉伸，隔膜的横向强度比较差，横向几乎没有热收缩性；

（3）干法双向拉伸工艺与单向拉伸相比，其在横向方向的强度有所提高，但该工艺对孔径及孔隙率的控制较难把握，同时低温拉伸时容易导致隔膜穿孔，干法双向拉伸的产品不能做得很薄；

 湿法工艺的的操作过程较为复杂，而且由于需加入和脱除稀释剂，因此生产的成本相对较高，而且可能引起二次污染。

发明内容

本发明提供一种新型锂离子电池隔膜及其制备方法，以解决现有技术中各种缺点与不足。为了解决以上技术问题，本发明采取的技术方案是：

  提供一种新型锂离子电池隔膜，其特征在于：选用聚丙烯纤维、棉纤维等为原料，采用湿法抄造工艺制备而成。

    所述原料还包括分散剂、粘结剂、助留助虑剂等。

    所述聚丙烯纤维、棉纤维按质量配比分别为40%～50%、60%～50%，分散剂为0.5%～1.5%，粘结剂为5%～10%，助留助虑剂为0.5%～1.5%。

   所述聚丙烯纤维的长度2～5mm，直径15～25μm。

   所述分散剂为聚氧化乙烯、聚丙烯酰胺或二者的混合物。

    一种新型锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

（1）将棉纤维用水浸泡2～8h，疏解，打浆，得到打浆度分别为60°SR～80°SR的棉浆；

（2）将聚丙烯纤维用十二烷基苯磺酸钠清洗，烘干；

（3）将第一步的棉浆与第二步的聚丙烯纤维按质量比混合，添加分散剂、胶黏剂、助留助虑剂，加水疏解混匀制成浆液；

（4）将得到的浆液经过铜网脱水，压榨，再经烘缸烘干；

（5）在135℃～145℃条件下热压，得到成品隔膜。

   所述棉纤维用水浸泡的时间约4个小时。

所述隔膜在135℃或140℃或145℃条件下进行热压。

本发明新型锂离子电池隔膜及其制备方法的有益效果如下：

（1）改变传统锂离子电池隔膜的结构组分，采用棉纤维、聚丙烯纤维为主要结构基材，改善锂离子电池隔膜的亲保液性能；

（2）采用湿法抄造工艺，使得到的锂离子电池隔膜厚度均匀以及其它各项性能良好；

（3）通过调控原材料配比、热压条件等，来控制锂离子电池隔膜孔隙大小以及孔隙率。

附图说明

图1为锂离子电池隔膜形貌图。 

具体实施方式