[發明專利]一種無紡布鋰離子電池隔膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202210024458.5
• 申請日: 2022-01-11
• 公開（公告）號: CN114497884A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 魏真真;周亦歌;沈若萍;陳心陽;崔雨佳;趙燕
• 申請（專利權）人: 蘇州大學;江蘇工程職業技術學院
• 主分類號: H01M50/403
• 分類號: H01M50/403;H01M50/44;H01M50/489;H01M10/0525
• 代理公司: 上海統攝知識產權代理事務所(普通合伙) 31303
• 代理人: 王麗

本發明涉及一種無紡布鋰離子電池隔膜及其制備方法，以改性PET無紡布作為靜電紡接收基底，進行靜電紡絲制得納米纖維膜后，將改性PET無紡布與納米纖維膜進行復合輥壓制得無紡布鋰離子電池隔膜；改性PET無紡布是采用甘油丙氧酸三氰酸醚和十八胺的混合溶液對PET無紡布進行浸漬處理得到；靜電紡絲采用的紡絲液為聚偏氟乙烯?六氟丙烯溶液；制得的無紡布鋰離子電池隔膜為由改性PET無紡布和納米纖維膜構成的雙層復合纖維膜；復合纖維膜中改性PET無紡布的平均孔徑為24～26μm，納米纖維膜的平均孔徑為0.2～0.7μm。本發明的制備方法簡單易行，制得的無紡布鋰離子電池隔膜對電解液具有較好的浸潤性，鋰離子運輸能力更好，安全性能更高，極具應用前景。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池隔膜技術領域，涉及一種無紡布鋰離子電池隔膜及其制備方法。

背景技術

近年來，熔噴技術制備的無紡布隔膜不僅因具有制備工藝簡單、原料適用范圍廣等特點備受關注，而且熔噴無紡布的高孔隙率(70～90％)、較高的機械拉伸強度，有利于電池的充放電和循環壽命，成為鋰離子電池隔膜的優秀候選材料。然而，熔噴無紡布隔膜在實際應用過程中仍存在以下主要問題：(1)熔噴無紡布的孔徑較大(1～20μm)。隔膜具有較大的孔徑雖會降低電池的內阻，但容易使電池正負極接觸，隔膜阻斷效果較差，致使電池內部短路，不能循環充放電；即使正常使用，使用過程中電池的自放電效應較大；當然隔膜的小孔徑能夠提高隔膜的電子絕緣性，不容易造成隔膜穿孔引起的短路，但隔膜內阻也會增大；(2)熔噴無紡布多為聚酯類(如PET)、聚酰胺類和聚烯烴類(如PP)，這些無紡布對電解液的潤濕性較差，不利于鋰離子的運輸。基于熔噴無紡布孔徑大以及潤濕性差問題，專利CN201810889955.5公開了一種埃洛石涂覆的無紡布鋰離子電池隔膜及其制備方法，在這種方法中，針對PET無紡布過大的孔結構尺寸，使用管狀埃洛石作為涂敷材料控制無紡布隔膜的孔徑從而實現正負極的絕緣和電解液的保持。雖然其減小了孔徑，但涂敷粒子在電池使用過程中易脫落，不利于電池安全性。靜電紡絲技術制備的納米纖維隔膜也是無紡布隔膜的一種，專利CN201610566403.1公開了一種聚酰亞胺多孔隔膜的制備方法，在這種方法中，將PVDF、PAA共溶于DMF制成紡絲液進行靜電紡絲后采用140℃和260℃進行梯次熱處理，制成的聚酰亞胺多孔隔膜熱穩定性好、強度高，該納米纖維隔膜雖具有較小的孔徑，夠提高隔膜的電子絕緣性，不容易造成隔膜穿孔引起的短路，但隔膜內阻較大，鋰離子運輸能力相對熔噴無紡布隔膜的較差。專利CN201310036646.0公開了一種聚酰亞胺/PE復合的鋰電池隔膜制備方法，在這種方法中，聚酰胺酸溶液作為靜電紡絲液，PET無紡布作為電紡接收基體，得到的微納米纖維隔膜，大小孔徑搭配能夠滿足隔膜對孔徑的要求。但上述兩種方法制備的電池隔膜對電解液的潤濕性相對聚烯烴隔膜提升較低，鋰離子運輸能力提升也不明顯。

因此，開發一種高電解液潤濕性、高鋰離子運輸能力的無紡布復合鋰電池隔膜對熔噴無紡布的應用以及電池性能具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中存在的上述問題，提供一種無紡布鋰離子電池隔膜及其制備方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種無紡布鋰離子電池隔膜的制備方法，以改性PET無紡布作為靜電紡接收基底，進行靜電紡絲制得納米纖維膜后，將改性PET無紡布與納米纖維膜進行復合輥壓制得無紡布鋰離子電池隔膜；

改性PET無紡布是采用浸漬溶液對PET無紡布進行浸漬處理得到；浸漬溶液為甘油丙氧酸三氰酸醚和十八胺的混合溶液；

靜電紡絲采用的紡絲液為聚偏氟乙烯-六氟丙烯溶液。

作為優選的技術方案：

如上所述的一種無紡布鋰離子電池隔膜的制備方法，具體步驟如下：