[发明专利]一种锂电池微孔纤维素基隔膜及其制备方法及锂电池

说明书

本发明涉及一种锂电池微孔纤维素基隔膜的制备方法包括将纤维素溶于溶剂中，再加入相对溶剂更难挥发的非溶剂搅拌得到三元溶液，所述溶剂包含丙酮、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、n‑甲基吡咯烷酮、丁内酯的任意一种或其组合；使用超声雾化喷涂的形式将所述三元溶液喷涂在一基底上形成前述的三元溶液膜；其中三元溶液中纤维素：溶剂：非溶剂重量比为＝(0.5‑25):(70‑94.5):(5‑29.5)。本发明还涉及一种锂电池微孔纤维素基隔膜与具有该锂电池微孔纤维素基隔膜锂电池，其中锂电池微孔纤维素基隔膜包括由纤维素、溶剂、非溶剂形成的三元溶液膜。

【技术领域】

本发明涉及电池材料制备领域，尤其涉及一种锂电池微孔纤维素基隔膜及其制备方法及锂电池。

【背景技术】

锂电池由于具有能量密度高、使用寿命长、开路电压高、对环境友好等一系列优点，在新能源汽车、通讯电子产品等高新技术领域的应用日渐广阔。隔膜的性能优劣，直接影响电池的容量、寿命及安全性能。隔膜可隔离电池正负极，以防止出现短路；还可以在电池过热时，通过闭孔功能来阻隔电池中的电流传导。锂电池隔膜应具备优良的稳定性、耐溶剂性、离子导电性、电子绝缘性、较好的机械强度、较高的耐热性及熔断隔离性。隔膜的物理、化学特性不仅取决于隔膜材料的基材，还与隔膜的制备技术关系密切。

目前主要的隔膜制备方法包括拉伸法、流延法。拉伸法虽然可以制备出孔隙率较高的多孔膜，但工艺过程不易掌控、膜的孔径较难控制、孔径分布范围宽、膜的强度低。流延法制备的多孔膜存在着孔径不均匀、机械强度不高等缺陷，而且其截面易形成贯穿的大孔结构，可能引起锂电池内部的电路，影响其安全。

超声雾化喷涂是新型制膜技术，它利用超声振动在液体中产生的雾化功能，对流经超声波换能器前端的液体进行雾化，产生微米级细小液滴；加入适当压力的压缩气体，使雾粒在气流作用下，更加碎小、匀化，从而达到对待涂物体表面的精密喷涂目的。而且可以通过控制喷头的行程和工作时间方便地控制薄膜厚度。被广泛应用于纳米材料、生物医疗(微细导管喷涂给药等)、新能源(太阳能电池，燃料电池等)等领域，在多孔膜的制备方面具有一定应用前景。同时纤维素资源丰富、对环境友好、成本低、浸润性好、热稳定好，是重要的制膜材料。随着化石燃料的较少和环境问题日益突出，储量丰富且可再生的纤维素成为隔膜材料的研究热点。

【发明内容】

为克服现有电池隔膜孔径分布不均的技术问题，本发明提供一种锂电池微孔纤维素基隔膜及其制备方法及锂电池。

本发明解决技术问题的技术方案是提供一种锂电池微孔纤维素基隔膜的制备方法，将纤维素溶于溶剂中，再加入相对溶剂更难挥发的非溶剂搅拌得到三元溶液；使用超声雾化喷涂的形式将所述三元溶液喷涂在一基底上形成前述的三元溶液膜，所述溶剂包含丙酮、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、丁内酯的任意一种或其组合；其中三元溶液各组分的重量比为纤维素：溶剂：非溶剂＝(0.5-25):(70-94.5):(5-29.5)。

优选地，所述选用的纤维素包括醋酸纤维素、醋酸衍生物纤维素、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、硝酸纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的任意一种或其组合。

优选地，所述纤维素为醋酸纤维素，其中醋酸纤维素的质量分数为2％，各组分的重量比为：醋酸纤维素：溶剂：非溶剂＝2:90:8，所述三元溶液膜通过如下步骤获得：

将纤维素溶于溶剂中，再加入相对溶剂更难挥发的非溶剂搅拌得到三元溶液；

使用超声雾化喷涂的形式将所述三元溶液喷涂在基底上形成前述的三元溶液膜。

优选地，所述将纤维素溶于溶剂中，再加入相对溶剂更难挥发的非溶剂搅拌得到三元溶液，将醋酸纤维素在100-120℃下烘干4-8小时，加入溶剂溶解，再加入非溶剂搅拌，配置成醋酸纤维素溶液。

优选地，所述非溶剂为去离子水或丙酸乙酯。