[发明专利]纤维基锂离子电池隔膜的制备方法

说明书

本发明提出了一种纤维基锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：1)制备纳米纤维素悬浮液；2)纳米浆料制备：将纳米氧化铝投入到丙烯酸树脂乳液中进行分散，将分散液升温至60～80℃后，再加入硅烷偶联剂与海藻酸钠进行反应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孔隙率高，而且隔热效果及锂离子传导率好。

技术领域

本发明属于电池隔膜技术领域，具体涉及一种纤维基锂离子电池隔膜的制备方法。

背景技术

纤维素是一种自然界中储量丰富的可再生资源，以纤维素为原料生产的材料具有许多优良特性，如介电常数高、抗刺穿性强、化学稳定性好，热稳定好、可降解等，在造纸、电子产品、工业加工、医学等领域得到广泛的应用。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。在纤维素分子内、分子间氢键以及范德华力的作用下，纤维素大分子链聚集在一起形成了具有纤维素Ⅰ晶型结构的纤维素基元原纤。但是，在自然界中纤维素聚集体并不是一种完美的晶体结构，还存在着大量的无定形区域。可通过物理、化学的方式将纤维素基元原纤从天然纤维素聚集态中有效、完整的剥离出来。

锂离子电池作为一种高能量绿色二次电池，具有能量密度高、比功率大、循环性能好、无记忆效应、无污染等特点，已广泛应用于智能移动设备、混合动力汽车、电动车、太阳能发电系统等新能源领域，发展迅速。这些领域不仅要求电池具有高能量、功率密度，对电池的安全性要求也越来越高。而隔膜是影响并决定锂离子电池电化学性能和安全性的重要因素。目前，商品化锂离子电池的隔膜材料主要仍采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。但是，聚乙烯、聚丙烯隔膜对电解质亲和性较差，存在吸液率和保液率低等不足，电解液容易发生侧漏，电池的安全性存在隐患。另外，目前市场上的隔膜都单纯的起到简单的隔离作用，在相同的孔径下，其对锂离子电导率的提高没有任何的帮助。

发明内容

本发明提出一种纤维基锂离子电池隔膜的制备方法，该方法制备得到的隔膜不仅孔隙率高，而且隔热效果及锂离子传导率好。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种纤维基锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：

1)制备纳米纤维素悬浮液：将纤维素或者纤维素衍生物加入到TEMPO催化体系中，调节pH至9.0～10.0进行反应，反应结束后得到纳米纤维素悬浮液；

2)纳米浆料制备：将纳米氧化铝投入到丙烯酸树脂乳液中进行分散，将分散液升温至60～80℃后，再加入硅烷偶联剂与海藻酸钠进行反应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。

优选地，所述步骤1)中的所用纤维素衍生物为纤维素硝酸酯、纤维素乙酸酯、纤维素乙酸丁酸酯、纤维素磺酸酯、甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、氰乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。

优选地，所述步骤2)中的所述纳米氧化铝与所述丙烯酸树脂乳液的质量之比为10～20:100，所述纳米氧化铝与所述硅烷偶联剂的质量之比为100:4～8，所述纳米氧化铝与所述海藻酸钠的质量比为100:1～3。

优选地，所述硅烷偶联剂为KH550或者KH560。