[发明专利]纳米阻燃隔膜的制备方法

说明书

本发明提出了一种纳米阻燃隔膜的制备方法，包括以下步骤：1)制备纳米纤维素悬浮液；2)纳米浆料制备：将纳米二氧化钛投入到丁苯乳液中进行分散，将分散液升温至65～85℃后，再加入钛酸酯偶联剂与水解淀粉钠进行反应1～3h，即可；3)纺丝：将步骤1)的纳米纤维素悬浮液与步骤2)的将纳米浆料混合的混合液，将混合液进行真空脱泡，脱泡后得纺丝液，将纺丝液加入到注射器中，进行静电纺丝，形成纤维素基膜，再将所得纤维素基膜进行干燥即可。该方法制备得到的隔膜不仅隔热效果好与阻燃性能，还具有与电解液很好的润湿性。

技术领域

本发明属于电池隔膜技术领域，具体涉及一种纳米阻燃隔膜的制备方法。

背景技术

随着锂离子电池应用领域的飞速发展，市场对锂离子电池的性能提出了更加严格的要求，电池厂商对电池隔膜的要求也越来越高。锂电池隔膜需具备以下特性：1、厚度均匀适中且兼顾机械强度和电池内阻；2、良好的透过性和微孔均匀度；3、较强的吸液、保液能力；4、良好的化学稳定性和电化学稳定性以及热稳定性；5、较高的安全性能、良好的热自闭孔效应。目前锂离子电池隔膜的技术和生产方法还相对落后，还存在闭孔温度高和破膜温度低等问题，隔膜的安全性低。

锂电池所具有高能量密度、高功率密度和循环寿命长等诸多优点，因而在便携式电子设备、动力电池和储能电池等领域得到了极大地关注。锂电池主要由正极材料、负极材料、电解液和隔膜四部分组成。作为锂电池的关键组成部件之一，隔膜起着防止正负极接触、防止电池短路和传输锂离子的作用。隔膜性能的优劣直接影响到锂电池的倍率性能、循环使用寿命、高低温性能以及安全性能等。因此对隔膜的性能提出了更高的要求。采用传统聚烯烃隔膜时，锂电池在大功率充放电或过充情况下，局部温度过高会使电池内部的隔膜受热收缩进而引发电池短路，导致锂电池爆炸和燃烧，具有非常大的安全隐患。例如，深圳比亚迪事件发生的原因就是电动车发生碰撞时，电池正负极材料冲破隔膜，刹车时能量快速回充至电池，瞬间的超高电流会导致电池发生短路，电解液在高温下被电解，产生气体，内部压力升高，最终导致起火燃烧甚至爆炸。因此好的电池隔膜对提高锂电池的性能至关重要。并且随着锂电池的不断发展，车用动力锂离子电池和大容量锂离子电池对隔膜材料的品质提出了更高的要求，如优异的电解液吸液性能、均匀的孔隙率、良好的热稳定性能和阻燃性能等，因此开发新型的高品质的锂电池隔膜材料势在必行。

纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种高分子材料。据统计，世界上每年纤维素的产量为2000亿吨。棉花、亚麻、芋麻和黄麻中含有大量优质的纤维素，其中棉花的纤维素含量最高，达90％以上；一般木材中，纤维素占40％～50％。天然纤维素为无臭、无味的白色丝状物。纤维素产量丰富，化学稳定性好，不溶于水及一般有机溶剂，并且具有优异的热稳定性能以及良好的生物降解性能。因此纤维素得到了广泛的应用和发展。纤维素不仅是重要的造纸原料，也广泛用于塑料、纺织、炸药、电工及科研器材等方面。近几年，很多膜材料研究者都致力于研发低成本、可再生的纤维素原料制备高性能隔膜，尤其是以纤维素、改性和增强的纤维素为主体原料的锂离子电池隔膜，并与聚烯烃隔膜在耐热性、抗刺穿性、强度、电阻大小、耐高电压性等方面进行比较研究。

发明内容

本发明提出一种纳米阻燃隔膜的制备方法，该方法制备得到的隔膜不仅隔热效果好与阻燃性能，还具有与电解液很好的润湿性。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种纳米阻燃隔膜的制备方法，包括以下步骤：

1)制备纳米纤维素悬浮液：将纳米纤维素、阻燃剂、分散剂与水进行混合后，调节pH至9.0～10.0后加入芳香族聚酰亚胺进行反应，反应结束后纳米纤维素悬浮液；

2)纳米浆料制备：将纳米二氧化钛投入到丁苯乳液中进行分散，将分散液升温至65～85℃后，再加入钛酸酯偶联剂与水解淀粉钠进行反应1～3h，即可；