[發明專利]一種納米殼聚糖復合物/纖維組合鋰電池隔膜及制造方法

在審

• 申請號: 201410111429.8
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN104953069A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發明（設計）人: 郭小平;孫清彬;龔正烈;龔葆紅
• 申請（專利權）人: 四川禧丹佛鋰電有限公司;廣漢恒宇新材料有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于鋰電池制造技術領域，涉及一種納米殼聚糖粒子與微米殼聚糖粒子組成的復合物(簡稱：納米殼聚糖復合物)／天然無紡纖維(簡稱：纖維)組合鋰電池隔膜及其制造方法。

背景技術

隔膜是鋰電池的重要組成構件之一，它的微孔結構、物理性能、化學特性、熱性能等與鋰電池性能密切相關。鋰電池具有工作電壓高，鋰電池隔膜材料與高電化學活性的正負極材料，應具備優良的相容性；而且作為電池隔膜材料，還應具備優良的穩定性、耐溶劑性、離子導電性、電絕緣性、耐熱性及良好的物理機械性能(抗張、抗沖擊、柔韌曲繞等)。

當今，作為鋰電池隔膜主導材料的PP／PE類材料為裂隙式微孔(間隙)，孔隙率低(一般為40-50％)，其吸液和保液空間有限。

PP／PE類為非極性材料，與極性電解質間親和力差，進一步影響其吸液和保液能力。而隔膜材料的微孔特證及與極性電解質間親和性，與電池充／放電循環使用壽命密切相關。

由于PP／PE類隔膜材料吸液和保液能力低，其界面電阻較大，導致離子電導率不高，直接影響鋰電池性能。

由于PP／PE材料的熱態變形性，故PP／PE材料裂隙式微孔(間隙)熱穩定差。

由于PP／PE類隔膜材料為物理拉伸致孔(間隙)或溶劑萃取致孔，此類孔隙存在：

①隔膜材料或多或少殘存應力效應。

②該類膜材料受熱后，有恢復材料原有形態的記憶特征，而產生較大收縮的失孔效應／造成隔膜材料對正／負極的阻斷特征(功能)喪失／電極短路／產生高熱和燃燒、爆炸。

發明內容

本發明的技術創新特征在于，利用下述中國發明專利(專利號：ZL02113792.6)權利要求4中，第二步合成的B料(微米殼聚糖溶膠)和中國發明專利(專利號：ZL200410081608.8)合成的終端產物(納米殼聚糖溶膠)，提供一種具三維網絡構象的納米殼聚糖復合物復合物溶膠粒子與水分散天然纖維，經載負、結合構成的納米殼聚糖復合物／纖維組合鋰電池隔膜材料。該納米殼聚糖復合物復合物／纖維組合材料是以天然無紡纖維作支撐體，經展壓、干燥形成納米殼聚糖復合物／纖維組合簿膜。該膜具優異三維網構象、優良的耐熱尺寸穩定性、極佳電解液親和性、離子導電性、電絕緣性及良好的物理機械性能(抗張、抗沖擊、柔韌曲繞等)。

按本發明方案可獲任意規格、尺寸的納米殼聚糖復合物／纖維組合鋰電池隔膜。隔膜厚度5-60μm。

按本發明方案制備的納米殼聚糖復合物／纖維組合鋰電池隔膜，生產工藝簡便、設備投資少，產品成本低于現行的PP／PE類隔膜(PP／PE類隔膜產品成本：4元人民幣／平方米)。

本發明提出的納米殼聚糖復合物／纖維組合鋰電池隔膜膜，具優異成膜性、極高的耐熱穩定性(失重溫度：≥+256℃)，無熱態變形性、膜的物理機械強度性能優良《裂斷長(Km)：4.3、環壓指數(kgf／152mm／Nm／g)：11.92》。

本發明提出的納米殼聚糖復合物／纖維組合鋰電池隔膜，耐酸、堿。

本發明提出的納米殼聚糖復合物／纖維組合鋰電池隔膜，在電池電解液中及-40～150℃條件下，具優良的化學穩定性、電化學穩定性和物理機械穩定性。

本發明提出的納米殼聚糖復合物／纖維組合鋰電池隔膜，具優良的絕緣性，將有效阻止電子的流動和防止鋰電池正、負極的短路。可為電極板的組合和電池，提供更大容量、更高電動勢。

本發明提出的納米殼聚糖復合物／纖維組合鋰電池隔膜，具原生態三維網絡構象及其陽電荷特征，具極佳的鋰離子通透性(在外電場條件下，更有利正電鋰離子在納米殼聚糖膜三維網孔中順利通過)，可在鋰電池充／放電過程中，為電極板的組合和電池，提供更大容量、更高電動勢。

本發明提出的納米殼聚糖復合物／纖維組合鋰電池隔膜，孔隙率大于80％(PP／PE類隔膜為40-50％)，具更優的吸液／保液功能，其界面電阻更小和離子電導率更高。

本發明提出的納米殼聚糖復合物／纖維組合鋰電池隔膜，具原生態三維網絡構象，無應力效應、無形態記憶效應。

本發明提出的納米殼聚糖復合物／纖維組合鋰電池隔膜，具優異的絕緣性、與電解液的良好親和性及親水性。納米殼聚糖糖復合物／纖維組合鋰電池隔膜的上述特性，將有效提高鋰電池的綜合性能。

附圖說明

圖1、2是本發明作為納米殼聚糖粒子和微米殼聚糖粒子支撐體的空白天然無紡纖維攝象顯微照片(×3900倍)。

圖3、4是本發明的納米殼聚糖復合物／纖維組合鋰電池隔膜的攝象顯微照片(×3900倍)