[發明專利]一種勃姆石改性電紡膜及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011548143.8
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112670671A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 張秀芳;馬洪洋;趙炯心
• 申請（專利權）人: 上海潔晟環保科技有限公司
• 主分類號: H01M50/44
• 分類號: H01M50/44;H01M50/403;H01M50/446;H01M50/451;H01M50/491;D04H1/728;D06M11/79;D01F6/94;D01F1/10;D06M101/30
• 代理公司: 上海港慧專利代理事務所(普通合伙) 31402
• 代理人: 卞小婷

本發明提供了一種勃姆石改性電紡膜及其制備方法和應用，所述勃姆石改性電紡膜為：將含有勃姆石和第一高分子聚合物的紡絲液，通過靜電紡絲附著在第二高分子聚合物表面，得到勃姆石改性電紡膜；本發明通過將摻雜勃姆石和高分子聚合物的紡絲液進行靜電紡絲，沉積在高分子聚合物的表面，提高了單獨使用纖維膜的機械性能、熱穩定性和孔隙尺寸穩定性，形成了耐熱、耐高溫的多孔電紡膜，相比于現有的聚烯烴類多孔膜，具有更好的熱穩定性，兼具70％～80％的高孔隙度且孔徑可調，輕薄且耐用，具有較高的熔斷溫度，使原本的多孔材料孔徑閉合進而達到保護電池的作用，可以滿足對高安全性與高能量密度的電池的需求。

技術領域

本發明屬于復合材料領域，涉及一種勃姆石改性電紡膜及其制備方法和應用。

背景技術

隨著全球能源緊缺和環保標準提高，鋰離子電池被廣泛應用于電子產品、交通工具以及航空航天等領域。其中電池隔膜是影響鋰離子電池性能的關鍵內層組件，需要具備優良的電子絕緣性，優異的化學穩定性，優良的熱穩定性與優異的機械強度。一般作為電池隔膜的材料，其耐熱性能與對電解液的浸潤性較差、孔隙率低，需要進行功能化改性以提高電池的能量密度和安全性。常用的改性方法包括：表面接枝，表面涂覆，輻照交聯，聚合物共混等。

CN111129396A公開了一種耐溫高分子改性鋰電池隔膜的方法及相應鋰電池隔膜。采用的技術方案是：將所需耐溫高分子材料與有機溶劑在常溫～120℃條件下機械攪拌1～10h；再經過超聲處理0.1～2h，從而配制成前驅體溶液，前驅體溶液的濃度為5％～30％。再將要改性的鋰電池隔膜裁剪后固定在靜電紡絲噴涂裝置上，將前驅體溶液通過靜電噴涂或紡絲至鋰電池隔膜上，最后將上述鋰電池隔膜進行壓平和真空烘干，得到改性處理后的鋰電池隔膜。改性處理后的隔膜大大提升了鋰離子電池的電化學性能與安全性能。但是該方法提供的隔膜可能存在紡絲與膜的粘合性差的問題。

CN111640902A公開了一種鋰電池隔膜的制備工藝。采用的技術方案是：將改性聚酰亞胺溶于N-甲基吡咯烷酮中配制得到質量分數為20-25％的改性聚酰亞胺紡絲液，并在2-3℃下存放；在紡絲電壓為-4～22kV，溶液推進速率10mL/h，室溫、濕度低于50％條件下進行紡絲，得到預制纖維膜；將納米纖維膜置于高溫烘箱中，以3.5℃/min速率升溫至300℃保持8-10min，反應結束后，停止加熱，待溫度降至室溫后取出，得到纖維膜；將纖維膜置于涂布機上，用4μm的凹輥將勃姆石陶瓷漿料涂覆在纖維膜表面，于100℃烘烤3-4min，采用相同方法在纖維膜背面涂覆勃姆石陶瓷漿料，烘烤后得到鋰電池隔膜。

在目前的趨勢下，隔膜在保持良好的安全性能與能承受高倍率和高功能充放電的前提下，應該趨于輕薄化，而經過涂覆的方法，其隔膜厚度較厚，且一般電池隔膜比表面積小，孔隙率小，吸液保液率低且厚度難以控制等，存在一系列待改進問題。因此，如何開發一種輕薄化、性能優良的膜，對于提升鋰電池的性能具有重要價值。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種勃姆石改性電紡膜及其制備方法和應用，以解決現有的隔膜厚度較厚、比表面積小、熔斷溫度低的問題，防止出現電池過充電或濫用的情況下電池內的熱失控的問題。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種勃姆石改性電紡膜，所述勃姆石改性電紡膜為：將含有勃姆石和第一高分子聚合物的紡絲液，通過靜電紡絲附著在第二高分子聚合物表面，得到勃姆石改性電紡膜。

本發明提供的勃姆石改性電紡膜，通過將摻雜勃姆石和高分子聚合物的紡絲液進行靜電紡絲，沉積在高分子聚合物的表面，提高了單獨使用纖維膜的機械性能、熱穩定性和孔隙尺寸穩定性，形成了耐熱、耐高溫的多孔電紡膜，相比于現有的聚烯烴類多孔膜，具有更好的熱穩定性，兼具70％～80％的高孔隙度且孔徑可調，輕薄且耐用，具有較高的熔斷溫度，可以滿足對高安全性與高能量密度的電池的需求。