[發(fā)明專利]玻璃纖維電池隔膜及其制備方法

有效

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• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN102522513A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王志明
• 申請（專利權(quán)）人: 中材科技股份有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 周靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種玻璃纖維電池隔膜及其制備方法。

背景技術(shù)

玻璃纖維隔膜可以用做鉛酸蓄電池、一次鋰電池等的隔膜，隔離電池的正負極以防短路，吸收足量的電解液供電池充放電時化學(xué)反應(yīng)之用。用于制造隔膜的材料有植物纖維、有機纖維、玻璃纖維或這些纖維的混合纖維等，而玻璃纖維又有微纖維玻璃棉和玻璃纖維短切絲之分。微纖維玻璃棉直徑在0.2-1.5μm，而玻璃纖維短切絲直徑一般在3-13μm。由微纖維玻璃棉制作的隔膜孔率高，吸液率高，但強度低。微纖維玻璃棉隔膜的強度相比有機纖維電池隔膜強度來說要差很多，但由于玻璃纖維的耐化學(xué)品腐蝕、耐溫性能、電解液的吸液性能等優(yōu)于有機纖維，所以微纖維玻璃棉隔膜在鉛酸蓄電池、一次鋰電池等電池中仍然表現(xiàn)出出色的性能。

目前市場上玻璃纖維短切絲隔膜抗拉強度只能達到12N(15mm寬樣品)，大部分都是以微纖維玻璃棉和/或無堿短切絲或其他有機纖維制造，所以不耐折，制作電池時易斷裂，成品率低，希望玻璃纖維隔膜抗拉強度能達到15N(15mm寬樣品)以上，且厚度不要超過0.20mm，最好在0.16-0.18mm。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種玻璃纖維電池隔膜的制備方法，旨在改進微纖維玻璃棉隔膜強度差的缺點，使用玻璃纖維短切絲作主體材料，提高玻璃纖維電池隔膜的操作性能(折疊、卷繞等)，達到提高電池的性能和/或壽命的目的。

本發(fā)明還提供所述制備方法得到的玻璃纖維電池隔膜。

所述玻璃纖維電池隔膜的制備方法為，將規(guī)格為3μm×6mm、3μm×9mm、3μm×12mm、7μm×6mm、7μm×9mm、7μm×12mm的無堿玻璃纖維短切絲中的2～3種和規(guī)格為12μm×4mm、12μm×12mm、20μm×4mm、20μm×12mm的PET或/和規(guī)格為12μm×4mm、12μm×12mm的PA中的1～3種有機纖維短切絲經(jīng)濕法抄造工藝形成濕紙頁，然后對濕紙頁進行浸膠或噴膠處理、烘干后得到玻璃纖維電池隔膜，所述有機纖維短切絲為PET(聚酯)和/或PA(聚酰胺)纖維，在玻璃纖維短切絲和有機纖維短切絲中，玻璃纖維短切絲和有機纖維短切絲的質(zhì)量百分比分別為93.75％～81.25％和6.25％～18.75％。

將上述無堿玻璃纖維短切絲和有機纖維短切絲復(fù)配使用得到的玻璃纖維電池隔膜，可以在不使用微纖維玻璃棉的情況下，明顯提高所得電池隔膜的強度。

所述濕法抄造工藝為現(xiàn)有技術(shù)，即將無堿玻璃纖維短切絲和有機纖維短切絲用水配制成均勻的漿料，成型為濕紙頁，然后浸膠或噴膠處理、烘干后得到產(chǎn)品。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)纖維的材質(zhì)、用量選擇合適的介質(zhì)和步驟配制漿料，對于本發(fā)明，優(yōu)選的是：用pH＝2.5-3.5的水將無堿玻璃纖維短切絲和有機纖維短切絲配制成濃度為1‰的漿料成型為濕紙頁，然后用質(zhì)量百分比濃度為4-10％的粘結(jié)劑對濕紙頁進行浸膠或噴膠處理、烘干后得到玻璃纖維電池隔膜。

為了進一步增加所得玻璃纖維電池隔膜的強度，優(yōu)選所述浸膠或噴膠處理中所用粘結(jié)劑為分子量在40-50萬的丙烯酸酯乳液類，如苯丙乳液(苯乙烯-丙烯酸酯類共聚物)、純丙乳液(丙烯酸酯類共聚物)等，丙烯酸酯類乳液的玻璃化溫度為5-30℃，固含量42-55％，粘度范圍300-2000mPa·s，所述分子量為重均分子量，粘度為布氏粘度。施加粘結(jié)劑時，先用水將丙烯酸酯乳液稀釋到4-10％濃度，然后進行通常的噴膠或浸膠工藝將粘結(jié)劑，粘結(jié)劑的用量控制在濕紙頁質(zhì)量的50-60％，均勻施加到濕紙頁上。

烘干時所用烘箱可以為電加熱或油加熱或氣加熱烘箱，長度在15-35m，溫度分為2-4個區(qū)段，每個區(qū)段的溫度都可以調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為80-150℃。

所述制備方法得到的玻璃纖維電池隔膜，厚度為0.15-0.20mm時，15mm寬玻璃纖維電池隔膜的抗拉強度為15N以上(抗拉強度最大可以達到19.8N)，比普通隔膜高出25％以上，同時耐折性好、耐溫性能優(yōu)異、耐化學(xué)品性能優(yōu)良、與電解液浸潤性能好、價格適中。

具體實施方式

以下實施例中使用的粘結(jié)劑如下，其中分子量為重均分子量，粘度為布氏粘度：

1#、馬鞍山九和化工科技有限公司，牌號JH-112，玻璃化溫度為18-22℃，固含量48±1％，粘度范圍400-1500mPa.s，分子量42-45萬；

2#、上海保立佳化工有限公司，牌號BLJ-818，玻璃化溫度為27℃，固含量≥48％，粘度范圍500-2000mPa.s，分子量45-50萬；