[發(fā)明專利]一種結(jié)合靜電紡絲和相分離法的三層多孔隔膜及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110885193.3
• 申請(qǐng)日: 2021-08-03
• 公開（公告）號(hào): CN113488739B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹棟清;李新喜;張國慶;鄧建輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M50/403
• 分類號(hào): H01M50/403;H01M50/44;H01M50/457;H01M50/491;H01M10/0525
• 代理公司: 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所 44329
• 代理人: 張燕玲

1.一種結(jié)合靜電紡絲和相分離法的三層多孔隔膜的制備方法，其特征在于包括以下操作步驟：

(1)在50℃下將聚丙烯腈溶于二甲基甲酰胺中，得到聚丙烯腈紡絲原液；將聚丙烯腈紡絲原液經(jīng)過消泡處理，并按照設(shè)定的靜電紡絲參數(shù)和環(huán)境條件，在接收器中得到聚丙烯腈纖維膜；

(2)將N,N′-二甲基甲酰胺溶液用針筒加入二胺單體中，室溫下攪拌溶解；接著在冰浴條件下分批加入二酐單體，以30min/次的速度分3次加入，恢復(fù)室溫繼續(xù)攪拌，反應(yīng)結(jié)束后得到15wt％的聚酰胺酸溶液，再分別加入兩種制孔劑甘油和鄰苯二甲基二丁酯，得到10.9wt％的聚酰胺酸鑄膜液；將鑄膜液冷藏消泡后，用刮刀刮成濕膜，放入凝固浴溶液中，浸泡15min以去除參與溶劑，得到聚酰胺酸膜；

所述二胺單體為二氨基二苯醚或?qū)Ρ蕉罚凰龆麊误w為聯(lián)苯四甲酸二酐或均苯四甲酸二酐；所述制孔劑為體積比1:1的甘油和鄰苯二甲基二丁酯；所述二胺單體和二酐單體的摩爾比為1：1.01，制孔劑占聚酰胺酸鑄膜液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.2wt％；

(3)將步驟(1)得到的聚丙烯腈纖維膜放置在兩層步驟(2)得到的聚酰胺酸膜中間，通過冷壓的方法制備PAA/PAN/PAA復(fù)合膜；通過階梯升溫使得聚酰胺酸亞胺化的同時(shí)對(duì)聚丙烯腈進(jìn)行熱處理，最終得到結(jié)合靜電紡絲和相分離法的三層多孔隔膜；

所述階梯升溫是在真空管式爐或馬弗爐中進(jìn)行加熱，加熱速率設(shè)定為5℃/min，其中在100℃下保溫1h；在170℃下保溫1h；在220℃下保溫2h；所得多孔電池隔膜的厚度為60μm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)所述聚丙烯腈紡絲原液的質(zhì)量百分濃度為11～13wt％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)所述靜電紡絲的參數(shù)為：距離設(shè)為12～15cm，注射器溶液為10mL，紡絲速度為2mL/h，紡絲時(shí)間為5h，紡絲正電壓為++13.0～+20.0kV，紡絲負(fù)電壓為-2.0kV，環(huán)境條件設(shè)定為30℃，濕度為30％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(2)所述凝固浴溶液為體積比為3：2的無水乙醇和去離子水混合溶液。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(2)所述刮刀的厚度調(diào)整為40μm。

6.一種由權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的三層多孔隔膜，其特征在于：所述三層多孔隔膜的拉伸強(qiáng)度高達(dá)30MPa，且在200℃加熱30min不收縮。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三層多孔隔膜在紐扣型鋰離子電池中的應(yīng)用。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于：所述電池按照以下方法進(jìn)行制備：將三層多孔隔膜用沖片機(jī)裁剪成合適尺寸的隔膜，并在氬氣手套箱中從上到下將負(fù)極殼、鋰片、多孔電池隔膜、正極片、墊片、彈片、正極殼進(jìn)行組裝。