[發明專利]用超臨界流體相分離制備聚合物鋰離子電池微孔隔膜工藝

無效

• 申請號: 201010599754.5
• 申請日: 2010-12-22
• 公開（公告）號: CN102070793A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: 劉學武;代玉強
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C08J9/00
• 分類號: C08J9/00;C08J5/18;C08L27/16;C08L27/20;C08L33/12;H01M2/16
• 代理公司: 大連星海專利事務所 21208
• 代理人: 花向陽

技術領域

[0001]?本發明涉及一種用超臨界流體相分離制備聚合物鋰離子電池微孔隔膜工藝，屬于聚合物鋰離子電池微孔隔膜制備技術領域。

背景技術

[0002]?鋰離子電池以其能量密度高、循環壽命長和電壓高等優異的電性能而獲得了迅速的發展。目前已經廣泛應用于手機、便攜式電腦、照相機、攝像機等電子產品領域。鋰離子電池又分為液態鋰離子電池和固態鋰離子電池，固態鋰離子電池一般稱作聚合物鋰離子電池或塑料鋰離子電池，其工作原理與液態鋰離子電池相同，不同的是聚合物鋰離子電池的電解質不是游離電解質，而是凝膠電解質或者固體電解質。聚合物電解質不僅具有高的離子電導率、長的循環壽命、極小的污染程度及良好的加工性能，同時又具有更好的安全性、外形設計的靈活性，其用于取代液態電解質，能克服液態電解質鋰離子電池在容量、安全性能等方面存在的問題，為鋰離子電池向全固態、超薄型發展提供有利條件。因而這種電池已成為近些年化學電源研究和開發的熱點，有非常好的發展前景。

目前，聚合物鋰離子電池電解質隔膜常采用聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(?PVDF/HFP)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等原料制備，其性能好壞直接影響聚合物鋰離子電池性能的優化和提高。對這類微孔聚合物電解質隔膜的制備，目前主要有浸沒沉淀相分離和熱致相分離等方法。浸沒沉淀法的最大缺點是很難得到結構對稱的膜，并且容易出現指狀孔，這不利于隔膜與電極之間的接觸。近幾年研究較多的是熱致相分離法，其優點是孔徑分布窄、結構對稱、無指狀孔，缺點是容易呈現封閉孔結構、孔間貫通性差，從而不利于離子通過，并且在制備過程中需要使用大量溶劑、易造成環境污染等問題。

發明內容

本發明的目的是針對上述制備方法的不足，提供一種用超臨界流體相分離制備聚合物鋰離子電池微孔隔膜工藝，該工藝應具有工藝過程簡單、制造成本低廉的優勢，能使制備的聚合物鋰離子電解質隔膜孔徑均勻、孔隙率高、機械強度大、電阻低，同時具有良好的彈性、較好的抗酸堿等性能，最終達到提高與優化聚合物鋰離子電池性能的目的。

本發明采用的技術方案是：一種用超臨界流體相分離制備聚合物鋰離子電池微孔隔膜工藝，其包括有以下步驟：

(1)將高分子聚合物放在干燥箱中恒溫干燥6～24?h，以除去其中的水份，將干燥后的高分子聚合物密封備用；

(2)用電子天平準確稱量高分子聚合物顆粒，并加入溶解高分子聚合物的有機溶劑，配成質量濃度為5～35%的鑄膜液；

(3)待高分子聚合物完全溶解并攪拌均勻后，密封閉光靜置一段時間，除去溶液中殘存的氣體；刮制高分子聚合物溶液薄膜厚度為100~400?μm；

(4)設定水浴溫度為30~80℃，保持恒定后，開啟壓縮機并設定壓力，然后打開高壓氣瓶并持續幾秒鐘，以吹走管道中的空氣，再關閉氣瓶；

(5)將載有鑄膜液的鑄膜盤迅速置入高壓釜中密封；

(6)高壓氣瓶中的氣體被增壓泵壓縮，先送入預熱器進行預熱，再被壓入高壓反應釜，壓力設定為10~40MPa，使高壓反應釜中的氣體處于超臨界狀態，成為超臨界流體，保壓時間為30~120min；

(7)打開裝置出口的控制閥，對高壓釜進行連續吹掃，最后對系統進行緩慢泄壓，泄壓時的氣體流量控制在0~0.3?m³/h；

?(8)最后打開高壓釜，取出制備的隔膜樣品。

所述超臨界流體選自超臨界二氧化碳、超臨界甲烷、超臨界乙烷、超臨界丙烷、超臨界乙烯、超臨界正戊烷。

所述高分子聚合物選自聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯及其復合物、聚甲基丙烯酸甲酯。

所述有機溶劑選自甲醇、乙醇、丙酮、苯、甲苯、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、聚乙烯吡咯烷酮、二甲基亞砜、環丁砜。