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一种用于新能源汽车的锂离子电池隔膜及其制备方法

阅读:536发布:2024-01-12

专利汇可以提供一种用于新能源汽车的锂离子电池隔膜及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种用于新 能源 汽车 的锂离子 电池 隔膜 ,包括改性非织造材料隔膜,所述改性非织造材料隔膜两侧的表面上均涂布有改性陶瓷涂层,改性非织造材料隔膜包括以下原料:聚乙烯、聚丙烯、 磷酸 锂、磺酸锂、正十八烷醇、 亚磷酸 三苯酯、丙 酮 、四氢呋喃、去离子 水 、4,4-二 氨 基二苯醚、N,N-二甲基乙酰胺、均苯四 甲酸 二酐;本发明还公开了一种用于新能源汽车的 锂离子电池 隔膜的制备方法。本发明解决了现有的锂离子 电池隔膜 因孔径太大,容易使正负极直接 接触 或者容易被锂枝晶刺穿而造成 短路 与因孔径太小,导致增大 电阻 的技术问题,以及在 温度 升高时,隔膜热收缩率较大,隔膜收缩造成正负极直接接触从而容易发生短路的技术问题。,下面是一种用于新能源汽车的锂离子电池隔膜及其制备方法专利的具体信息内容。

1.一种用于新能源汽车的锂离子电池隔膜,包括改性非织造材料隔膜,其特征在于,所述改性非织造材料隔膜两侧的表面上均涂布有改性陶瓷涂层;
所述改性非织造材料隔膜包括以下重量份数配比的原料:聚乙烯30-50份、聚丙烯30-
50份、磷酸锂5-8份、磺酸锂3-5份、正十八烷醇1-2份、亚磷酸三苯酯2-4份、丙30-40份、四氢呋喃20-25份、去离子30-40份、4,4-二基二苯醚10-15份、N,N-二甲基乙酰胺10-12份、均苯四甲酸二酐10-15份;
所述改性陶瓷涂层包括以下重量份数配比的原料:纳米颗粒20-30份、纳米二氧化颗粒20-25份、10-15份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1-2份、N,N-二甲基吡咯烷酮
40-50份、环氧粘结剂5-10份、N-甲基吡咯烷酮50-60份;
上述环氧粘结剂包括以下重量份数配比的原料:玉米淀粉5-10份、片2-4份、
0.8-1.5份、聚乙烯醇2-3份、烷基糖苷0.1-0.2份、羧甲基纤维素钠1-2份、水性环氧粘结剂
2-3份、2-巯基苯并咪唑0.4-0.8份、双乙酸钠0.8-1份、乙酸异丁酸蔗糖酯1-2份、去离子水
150-180份、无水乙醇0.5-1份;
上述水性环氧粘结剂包括以下重量份数配比的原料:环氧树脂30-40份、丙二醇苯醚2-
3份、来酸酐2-3份、乙氧基化烷基酚硫酸铵1-2份、三乙醇胺0.7-1份、10-15%的双氧水17-
20份、瓜尔胶6-9份、肉豆蔻酸钠皂2-3份、过氧化二异丙苯0.1-0.2份、去离子水80-100份、无水乙醇10-20份;
所述锂离子电池隔膜的厚度为37-44um,孔隙率为50-60%;当温度升高至70-85℃时,锂离子电池隔膜内部的微孔的闭孔率为75-80%,当温度冷却至8-25℃时,锂离子电池隔膜内部的微孔的开孔率为85-94%,当温度升高至135-150℃时,锂离子电池隔膜的收缩率为0.9-
1.11%。
2.根据权利要求1所述的一种用于新能源汽车的锂离子电池隔膜,其特征在于,所述锂离子电池隔膜的厚度为42um,其孔隙率为56%。
3.根据权利要求1所述的一种用于新能源汽车的锂离子电池隔膜,其特征在于,所述改性非织造材料隔膜包括以下重量份数配比的原料:聚乙烯40份、聚丙烯40份、磷酸锂6份、磺酸锂4份、正十八烷醇1份、亚磷酸三苯酯3份、丙酮36份、四氢呋喃22份、去离子水35份、4,4-二氨基二苯醚13份、N,N-二甲基乙酰胺11份、均苯四甲酸二酐12份。
4.根据权利要求1所述的一种用于新能源汽车的锂离子电池隔膜,其特征在于,所述改性陶瓷涂层包括以下重量份数配比的原料:纳米氧化铝颗粒25份、纳米二氧化硅颗粒22份、碳酸钙12份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.5份、N,N-二甲基吡咯烷酮45份、环氧粘结剂8份、N-甲基吡咯烷酮56份。
5.根据权利要求1所述的一种用于新能源汽车的锂离子电池隔膜,其特征在于,所述环氧粘结剂包括以下重量份数配比的原料:玉米淀粉8份、片碱3份、硼砂1.2份、聚乙烯醇2.5份、烷基糖苷0.15份、羧甲基纤维素钠1.5份、水性环氧粘结剂2.5份、2-巯基苯并咪唑0.6份、双乙酸钠0.9份、乙酸异丁酸蔗糖酯1.5份、去离子水160份、无水乙醇0.8份;
所述水性环氧粘结剂包括以下重量份数配比的原料:环氧树脂35份、丙二醇苯醚2.5份、马来酸酐2.5份、乙氧基化烷基酚硫酸铵1-2份、三乙醇胺0.8份、12%的双氧水18份、瓜尔胶8份、肉豆蔻酸钠皂2.5份、过氧化二异丙苯0.15份、去离子水85份、无水乙醇15份。
6.一种用于新能源汽车的锂离子电池隔膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)改性非织造材料隔膜的制备
(1)将30-50质量份的聚乙烯和30-50质量份的聚丙烯与5-8质量份的磷酸锂和3-5质量份的磺酸锂进行混合,并加入1-2质量份的正十八烷醇及2-4质量份的亚磷酸三苯酯,在高速混合搅拌机中混合均匀,高速混合的搅拌速度为250-280r/min,温度为260-270℃,时间为80-100min,得到混合液
(2)将步骤(1)制得的混合液加入密炼机,采用导热油加热,加热温度为350-400℃,并通过上顶栓加压,塑炼后在液压系统驱动下进入开炼机,经开炼辊筒强烈的挤压及剪切作用得到充分塑炼;然后进入倒L型四辊压延机,包覆于压延机下辊的薄膜剥离牵引出,压延机的辊筒转速为150-200mm/s,经牵引机牵引送入扩幅装置进行双向拉伸,然后分别通过缓冷辊与冷却辊,出料并清洗后,得到具有锂离子穿透性的微孔膜;
(3)将步骤(2)所得的微孔膜用15-20质量份的丙酮清洗,待其自然干燥后,在氮气的保护下,置于粘性20-25质量份的四氢呋喃溶液中,浸蚀处理2-3s后取出,再分别用15-20质量份的丙酮及30-40质量份的去离子水清洗,得到表面活化的聚乙烯与聚丙烯微孔膜;
(4)将10-15质量份的4,4,-二氨基二苯醚置于反应容器中,在10-15℃下加入10-12质量份的N,N-二甲基乙酰胺溶剂,搅拌至其完全溶解,再分次加入10-15质量份的均苯四甲酸二酐以防结,搅拌反应30-40min后,置于40-50℃恒温水浴中,搅拌降解50-70min,然后用真空除去气泡,得到聚酰亚胺纺丝液,并导入纺丝机进行静电纺丝
(5)以步骤(3)所得的表面活化的聚乙烯与聚丙烯微孔膜为基材,待喷丝口的纺丝液流出且稳定后,连接高压电源的正极与针头,调节参数后打开电源,开始纺丝,在微孔膜的上下两面形成纤维层,即制得改性非织造材料隔膜,该改性非织造材料隔膜的厚度为30-
35um;
2)改性陶瓷涂层的制备
(1)碱性金属氧化物改性:将20-30质量份的纳米氧化铝颗粒、20-25质量份的纳米二氧化硅颗粒、10-15质量份的碳酸钙、1-2质量份的γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合于40-50质量份的N,N-二甲基吡咯烷酮中,在温度100-120℃时回流搅拌2-3h,然后过滤,干燥得到改性氧化铝与氧化硅;
(2)水性环氧粘结剂的制备
a.取2-3质量份的马来酸酐,加入到35-50质量份的去离子水中,搅拌均匀;
b.取2-3质量份的肉豆蔻酸钠皂,加入到10-20质量份的无水乙醇中,搅拌均匀,升高温度为80-85℃,加入0.7-1质量份的三乙醇胺,搅拌冷却至20-25℃,得醇胺皂化液;
c.取2-3质量份的丙二醇苯醚,加入到10-20质量份的去离子水中,搅拌均匀,得成膜助剂;
d.取上述成膜助剂、马来酸酐水溶液混合,搅拌均匀,加入30-40质量份的环氧树脂,送入到反应釜中,调节反应釜温度为65-70℃,通入氮气,加入0.1-0.2质量份的过氧化二异丙苯,保温搅拌1-2小时,出料,与上述醇胺皂化液混合,搅拌均匀,得水性环氧预聚物;
e.将1-2质量份的乙氧基化烷基酚硫酸铵加入到20-30质量份的去离子水中,搅拌均匀,与上述水性环氧预聚物混合,搅拌均匀,加入17-20质量份的10-15%的双氧水,滴加完毕后加入6-9质量份的瓜尔胶,在50-60℃下保温搅拌30-40min,得水性环氧粘结剂;
(3)环氧粘结剂的制备
a.取0.4-0.8质量份的2-巯基苯并咪唑,加入到0.5-1质量份的无水乙醇中,搅拌均匀;
b.取1-2质量份的乙酸异丁酸蔗糖酯,加入到30-40质量份的去离子水中,搅拌均匀,与上述2-巯基苯并咪唑的乙醇溶液混合,搅拌均匀,加入上述水性环氧粘结剂,超声30-
60min,蒸馏,除去乙醇,得粘结助剂;
c.取5-10质量份的玉米淀粉,加入到100-120质量份的去离子水中,缓慢升高温度为
30-40℃,保温搅拌50-60min,加入2-4质量份的片碱、2-3质量份的聚乙烯醇、0.8-1质量份的双乙酸钠,继续保温搅拌30-40min,加入粘结助剂,升高温度为50-60℃,加入0.8-1.5质量份的硼砂、0.1-0.2质量份的烷基糖苷、1-2质量份的羧甲基纤维素钠与2-3质量份的水性环氧粘结剂,保温搅拌20-30分钟,冷却至常温,即得环氧粘结剂;
(4)改性陶瓷涂层的制备
将5-10质量份的环氧粘结剂溶解于25-30质量份的N-甲基吡咯烷酮溶剂中,然后加入
30质量份的改性氧化铝与氧化硅,以120-150r/min的速率搅拌90min,然后再加入25-30质量份的N-甲基吡咯烷酮溶剂,以80-100r/min的速率搅拌30min,过筛网得到改性陶瓷涂层;
3)在厚度为30-35um的改性非织造材料隔膜的一侧表面上采用辊涂方式涂上厚度为5-
6um的改性陶瓷涂层,接着将其置于90℃烘箱中烘烤120min以除去大部分溶剂;
4)在步骤3)所制得的改性非织造材料隔膜的另一侧表面上采用辊涂方式涂上厚度为
5-6um的改性陶瓷涂层,接着将其置于90℃烘箱中烘烤120-150min以除去大部分溶剂,然后将其置于120-150℃中干燥固化60-90min,制得改性非织造材料隔膜;
5)将步骤4)所制得的改性非织造材料隔膜置于真空干燥箱中加热到180-200℃真空干燥30-40min,在真空干燥箱内冷却至室温,取出,即制得锂离子电池隔膜,该锂离子电池隔膜的厚度为37-44um。

说明书全文

一种用于新能源汽车的锂离子电池隔膜及其制备方法

[0001]

技术领域

[0002] 本发明涉及新能源汽车技术领域,具体为一种用于新能源汽车的锂离子电池隔膜及其制备方法。

背景技术

[0003] 新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动来源,综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车的动力电源主要包括锂离子电池、镍氢电池、燃料电池、铅酸电池、超级电容器,其中锂离子电池因其具有高能量密度、高电压、无污染、不含金属锂、循环寿命高、无记忆效应与快速充电等技术优点,而被作为新能源汽车动力电源的主要选择。
[0004] 在锂电池的结构中,隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜通俗点的描述就是一层多孔的塑料薄膜,是锂电材料中技术壁垒最高的一种高附加值材料,约占锂电池成本的10%左右。隔膜技术难点在于造孔的工程技术以及基体材料。其中造孔的工程技术包括隔膜造孔工艺、生产设备以及产品稳定性。基体材料包括聚丙烯、聚乙烯材料和添加剂。
[0005] 但是现有的锂离子电池隔膜存在因孔径太大,容易使正负极直接接触或者容易被锂枝晶刺穿而造成短路与因孔径太小,导致增大电阻的技术问题,以及在温度升高时,隔膜热收缩率较大,隔膜收缩造成正负极直接接触从而容易发生短路的技术问题。

发明内容

[0006] (一)解决的技术问题针对现有技术的不足,本发明提供了一种用于新能源汽车的锂离子电池隔膜及其制备方法,具备显著地提高锂离子的穿透性能、防止锂枝晶刺穿而造成短路、显著地降低了锂电池隔膜的热收缩率与提高了锂离子电池隔膜的耐高温与耐腐蚀性能等优点,解决了现有的锂离子电池隔膜因孔径太大,容易使正负极直接接触或者容易被锂枝晶刺穿而造成短路与因孔径太小,导致增大电阻的技术问题,以及在温度升高时,隔膜热收缩率较大,隔膜收缩造成正负极直接接触从而容易发生短路的技术问题。
[0007] (二)技术方案为实现上述显著地提高锂离子的穿透性能、防止锂枝晶刺穿而造成短路、显著地降低了锂电池隔膜的热收缩率与提高了锂离子电池隔膜的耐高温与耐腐蚀性能的目的,本发明提供如下技术方案:
一种用于新能源汽车的锂离子电池隔膜,包括改性非织造材料隔膜,所述改性非织造材料隔膜两侧的表面上均涂布有改性陶瓷涂层;
所述改性非织造材料隔膜包括以下重量份数配比的原料:聚乙烯30-50份、聚丙烯30-
50份、磷酸锂5-8份、磺酸锂3-5份、正十八烷醇1-2份、亚磷酸三苯酯2-4份、丙30-40份、四氢呋喃20-25份、去离子30-40份、4,4-二基二苯醚10-15份、N,N-二甲基乙酰胺10-12份、均苯四甲酸二酐10-15份;
所述改性陶瓷涂层包括以下重量份数配比的原料:纳米颗粒20-30份、纳米二氧化颗粒20-25份、10-15份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1-2份、N,N-二甲基吡咯烷酮
40-50份、环氧粘结剂5-10份、N-甲基吡咯烷酮50-60份;
上述环氧粘结剂包括以下重量份数配比的原料:玉米淀粉5-10份、片2-4份、
0.8-1.5份、聚乙烯醇2-3份、烷基糖苷0.1-0.2份、羧甲基纤维素钠1-2份、水性环氧粘结剂
2-3份、2-巯基苯并咪唑0.4-0.8份、双乙酸钠0.8-1份、乙酸异丁酸蔗糖酯1-2份、去离子水
150-180份、无水乙醇0.5-1份;
上述水性环氧粘结剂包括以下重量份数配比的原料:环氧树脂30-40份、丙二醇苯醚2-
3份、来酸酐2-3份、乙氧基化烷基酚硫酸铵1-2份、三乙醇胺0.7-1份、10-15%的双氧水17-
20份、瓜尔胶6-9份、肉豆蔻酸钠皂2-3份、过氧化二异丙苯0.1-0.2份、去离子水80-100份、无水乙醇10-20份;
所述锂离子电池隔膜的厚度为37-44um,孔隙率为50-60%;当温度升高至70-85℃时,锂离子电池隔膜内部的微孔的闭孔率为75-80%,当温度冷却至8-25℃时,锂离子电池隔膜内部的微孔的开孔率为85-94%,当温度升高至135-150℃时,锂离子电池隔膜的收缩率为0.9-
1.11%。
[0008] 优选的,所述锂离子电池隔膜的厚度为42um,其孔隙率为56%。
[0009] 优选的,所述改性非织造材料隔膜包括以下重量份数配比的原料:聚乙烯40份、聚丙烯40份、磷酸锂6份、磺酸锂4份、正十八烷醇1份、亚磷酸三苯酯3份、丙酮36份、四氢呋喃22份、去离子水35份、4,4-二氨基二苯醚13份、N,N-二甲基乙酰胺11份、均苯四甲酸二酐12份。
[0010] 优选的,所述改性陶瓷涂层包括以下重量份数配比的原料:纳米氧化铝颗粒25份、纳米二氧化硅颗粒22份、碳酸钙12份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.5份、N,N-二甲基吡咯烷酮45份、环氧粘结剂8份、N-甲基吡咯烷酮56份。
[0011] 优选的,所述环氧粘结剂包括以下重量份数配比的原料:玉米淀粉8份、片碱3份、硼砂1.2份、聚乙烯醇2.5份、烷基糖苷0.15份、羧甲基纤维素钠1.5份、水性环氧粘结剂2.5份、2-巯基苯并咪唑0.6份、双乙酸钠0.9份、乙酸异丁酸蔗糖酯1.5份、去离子水160份、无水乙醇0.8份;所述水性环氧粘结剂包括以下重量份数配比的原料:环氧树脂35份、丙二醇苯醚2.5份、马来酸酐2.5份、乙氧基化烷基酚硫酸铵1-2份、三乙醇胺0.8份、12%的双氧水18份、瓜尔胶8份、肉豆蔻酸钠皂2.5份、过氧化二异丙苯0.15份、去离子水85份、无水乙醇15份。
[0012] 本发明要解决的另一技术问题是提供一种用于新能源汽车的锂离子电池隔膜的制备方法,包括以下步骤:1)改性非织造材料隔膜的制备
(1)将30-50质量份的聚乙烯和30-50质量份的聚丙烯与5-8质量份的磷酸锂和3-5质量份的磺酸锂进行混合,并加入1-2质量份的正十八烷醇及2-4质量份的亚磷酸三苯酯,在高速混合搅拌机中混合均匀,高速混合的搅拌速度为250-280r/min,温度为260-270℃,时间为80-100min,得到混合液
(2)将步骤(1)制得的混合液加入密炼机,采用导热油加热,加热温度为350-400℃,并通过上顶栓加压,塑炼后在液压系统驱动下进入开炼机,经开炼辊筒强烈的挤压及剪切作用得到充分塑炼;然后进入倒L型四辊压延机,包覆于压延机下辊的薄膜剥离牵引出,压延机的辊筒转速为150-200mm/s,经牵引机牵引送入扩幅装置进行双向拉伸,然后分别通过缓冷辊与冷却辊,出料并清洗后,得到具有锂离子穿透性的微孔膜;
(3)将步骤(2)所得的微孔膜用15-20质量份的丙酮清洗,待其自然干燥后,在氮气的保护下,置于粘性20-25质量份的四氢呋喃溶液中,浸蚀处理2-3s后取出,再分别用15-20质量份的丙酮及30-40质量份的去离子水清洗,得到表面活化的聚乙烯与聚丙烯微孔膜;
(4)将10-15质量份的4,4,-二氨基二苯醚置于反应容器中,在10-15℃下加入10-12质量份的N,N-二甲基乙酰胺溶剂,搅拌至其完全溶解,再分次加入10-15质量份的均苯四甲酸二酐以防结,搅拌反应30-40min后,置于40-50℃恒温水浴中,搅拌降解50-70min,然后用真空除去气泡,得到聚酰亚胺纺丝液,并导入纺丝机进行静电纺丝
(5)以步骤(3)所得的表面活化的聚乙烯与聚丙烯微孔膜为基材,待喷丝口的纺丝液流出且稳定后,连接高压电源的正极与针头,调节参数后打开电源,开始纺丝,在微孔膜的上下两面形成纤维层,即制得改性非织造材料隔膜,该改性非织造材料隔膜的厚度为30-
35um;
2)改性陶瓷涂层的制备
(1)碱性金属氧化物改性:将20-30质量份的纳米氧化铝颗粒、20-25质量份的纳米二氧化硅颗粒、10-15质量份的碳酸钙、1-2质量份的γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合于40-50质量份的N,N-二甲基吡咯烷酮中,在温度100-120℃时回流搅拌2-3h,然后过滤,干燥得到改性氧化铝与氧化硅;
(2)水性环氧粘结剂的制备
a.取2-3质量份的马来酸酐,加入到35-50质量份的去离子水中,搅拌均匀;
b.取2-3质量份的肉豆蔻酸钠皂,加入到10-20质量份的无水乙醇中,搅拌均匀,升高温度为80-85℃,加入0.7-1质量份的三乙醇胺,搅拌冷却至20-25℃,得醇胺皂化液;
c.取2-3质量份的丙二醇苯醚,加入到10-20质量份的去离子水中,搅拌均匀,得成膜助剂;
d.取上述成膜助剂、马来酸酐水溶液混合,搅拌均匀,加入30-40质量份的环氧树脂,送入到反应釜中,调节反应釜温度为65-70℃,通入氮气,加入0.1-0.2质量份的过氧化二异丙苯,保温搅拌1-2小时,出料,与上述醇胺皂化液混合,搅拌均匀,得水性环氧预聚物;
e.将1-2质量份的乙氧基化烷基酚硫酸铵加入到20-30质量份的去离子水中,搅拌均匀,与上述水性环氧预聚物混合,搅拌均匀,加入17-20质量份的10-15%的双氧水,滴加完毕后加入6-9质量份的瓜尔胶,在50-60℃下保温搅拌30-40min,得水性环氧粘结剂;
(3)环氧粘结剂的制备
a.取0.4-0.8质量份的2-巯基苯并咪唑,加入到0.5-1质量份的无水乙醇中,搅拌均匀;
b.取1-2质量份的乙酸异丁酸蔗糖酯,加入到30-40质量份的去离子水中,搅拌均匀,与上述2-巯基苯并咪唑的乙醇溶液混合,搅拌均匀,加入上述水性环氧粘结剂,超声30-
60min,蒸馏,除去乙醇,得粘结助剂;
c.取5-10质量份的玉米淀粉,加入到100-120质量份的去离子水中,缓慢升高温度为
30-40℃,保温搅拌50-60min,加入2-4质量份的片碱、2-3质量份的聚乙烯醇、0.8-1质量份的双乙酸钠,继续保温搅拌30-40min,加入粘结助剂,升高温度为50-60℃,加入0.8-1.5质量份的硼砂、0.1-0.2质量份的烷基糖苷、1-2质量份的羧甲基纤维素钠与2-3质量份的水性环氧粘结剂,保温搅拌20-30分钟,冷却至常温,即得环氧粘结剂;
(4)改性陶瓷涂层的制备
将5-10质量份的环氧粘结剂溶解于25-30质量份的N-甲基吡咯烷酮溶剂中,然后加入
30质量份的改性氧化铝与氧化硅,以120-150r/min的速率搅拌90min,然后再加入25-30质量份的N-甲基吡咯烷酮溶剂,以80-100r/min的速率搅拌30min,过筛网得到改性陶瓷涂层;
3)在厚度为30-35um的改性非织造材料隔膜的一侧表面上采用辊涂方式涂上厚度为5-
6um的改性陶瓷涂层,接着将其置于90℃烘箱中烘烤120min以除去大部分溶剂;
4)在步骤3)所制得的改性非织造材料隔膜的另一侧表面上采用辊涂方式涂上厚度为
5-6um的改性陶瓷涂层,接着将其置于90℃烘箱中烘烤120-150min以除去大部分溶剂,然后将其置于120-150℃中干燥固化60-90min,制得改性非织造材料隔膜;
5)将步骤4)所制得的改性非织造材料隔膜置于真空干燥箱中加热到180-200℃真空干燥30-40min,在真空干燥箱内冷却至室温,取出,即制得锂离子电池隔膜,该锂离子电池隔膜的厚度为37-44um。
[0013] (三)有益效果与现有技术相比,本发明提供了一种用于新能源汽车的锂离子电池隔膜及其制备方法,具备以下有益效果:
1、该锂离子电池隔膜,通过在非织造材料隔膜的制备原料中添加磷酸锂与磺酸锂,实现对聚乙烯与聚丙烯薄膜内部微孔的改性,制得具有锂离子穿透性的微孔膜,不仅能够显著地提高了锂离子的穿透性能,而且能够有效地防止锂枝晶刺穿而造成短路的问题,解决了现有的锂离子电池隔膜因孔径太大,容易使正负极直接接触或者容易被锂枝晶刺穿而造成短路与因孔径太小,导致增大电阻的技术问题。
[0014] 2、该锂离子电池隔膜,通过在改性非织造材料隔膜两侧的表面上均涂布有改性陶瓷涂层,该改性陶瓷涂层具有较好的耐高温性能,其显著地降低了锂电池隔膜的热收缩率,解决了现有的锂电池隔膜在温度升高时,其热收缩率较大,隔膜收缩造成正负极直接接触从而容易发生短路的技术问题。
[0015] 3、该锂离子电池隔膜,通过在陶瓷涂层的制备原料中添加纳米氧化铝颗粒与纳米二氧化硅颗粒,纳米氧化铝与纳米二氧化硅具有耐高温与耐腐蚀的优良特性,其显著地提高了锂离子电池隔膜的耐高温与耐腐蚀性能,解决了现有的锂离子电池容易在高温环境下受到电解液的腐蚀,隔膜内部微孔结构受到破坏的技术问题。
[0016] 4、该锂离子电池隔膜,当温度升高至70-85℃时,其内部的微孔的闭孔率为75-80%,当温度冷却至8-25℃时,其内部的微孔的开孔率为85-94%,其内部微孔具有优异的自动闭开保护性能,显著地提高了隔膜的使用性能,能很好的延长锂电池隔膜使用的寿命,增加其循环使用次数,同时提高其安全性。
[0017] 5、该锂离子电池隔膜的制备方法,通过分别制备改性非织造材料隔膜与改性陶瓷涂层,接着在改性非织造材料隔膜两侧的表面上均涂布有改性陶瓷涂层,制得锂离子电池隔膜,该制备方法具有操作简单、可操作性及可重复性高的技术特点。

具体实施方式

[0018] 下面将结合本发明的实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0019] 实施例一:(1)将30-50质量份的聚乙烯和30质量份的聚丙烯与5质量份的磷酸锂和3质量份的磺酸锂进行混合,并加入1质量份的正十八烷醇及2质量份的亚磷酸三苯酯,在高速混合搅拌机中混合均匀,高速混合的搅拌速度为250r/min,温度为260℃,时间为80min,得到混合液;
(2)将步骤(1)制得的混合液加入密炼机,采用导热油加热,加热温度为350℃,并通过上顶栓加压,塑炼后在液压系统驱动下进入开炼机,经开炼辊筒强烈的挤压及剪切作用得到充分塑炼;然后进入倒L型四辊压延机,包覆于压延机下辊的薄膜剥离牵引出,压延机的辊筒转速为150mm/s,经牵引机牵引送入扩幅装置进行双向拉伸,然后分别通过缓冷辊与冷却辊,出料并清洗后,得到具有锂离子穿透性的微孔膜;
(3)将步骤(2)所得的微孔膜用15质量份的丙酮清洗,待其自然干燥后,在氮气的保护下,置于粘性20质量份的四氢呋喃溶液中,浸蚀处理2s后取出,再分别用15质量份的丙酮及
30质量份的去离子水清洗,得到表面活化的聚乙烯与聚丙烯微孔膜;
(4)将10质量份的4,4,-二氨基二苯醚置于反应容器中,在10℃下加入10质量份的N,N-二甲基乙酰胺溶剂,搅拌至其完全溶解,再分次加入10质量份的均苯四甲酸二酐以防结块,搅拌反应30min后,置于40℃恒温水浴中,搅拌降解50min,然后用真空泵除去气泡,得到聚酰亚胺纺丝液,并导入纺丝机进行静电纺丝;
(5)以步骤(3)所得的表面活化的聚乙烯与聚丙烯微孔膜为基材,待喷丝口的纺丝液流出且稳定后,连接高压电源的正极与针头,调节参数后打开电源,开始纺丝,在微孔膜的上下两面形成纤维层,即制得改性非织造材料隔膜,该改性非织造材料隔膜的厚度为30um;
(6)将20质量份的纳米氧化铝颗粒、20质量份的纳米二氧化硅颗粒、10质量份的碳酸钙、1质量份的γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合于40质量份的N,N-二甲基吡咯烷酮中,在温度
100℃时回流搅拌2h,然后过滤,干燥得到改性氧化铝与氧化硅;
(7)水性环氧粘结剂的制备
a.取2质量份的马来酸酐,加入到35质量份的去离子水中,搅拌均匀;
b.取2质量份的肉豆蔻酸钠皂,加入到10质量份的无水乙醇中,搅拌均匀,升高温度为
80℃,加入0.7质量份的三乙醇胺,搅拌冷却至20℃,得醇胺皂化液;
c.取2质量份的丙二醇苯醚,加入到10质量份的去离子水中,搅拌均匀,得成膜助剂;
d.取上述成膜助剂、马来酸酐水溶液混合,搅拌均匀,加入30质量份的环氧树脂,送入到反应釜中,调节反应釜温度为65℃,通入氮气,加入0.1质量份的过氧化二异丙苯,保温搅拌1小时,出料,与上述醇胺皂化液混合,搅拌均匀,得水性环氧预聚物;
e.将1质量份的乙氧基化烷基酚硫酸铵加入到20质量份的去离子水中,搅拌均匀,与上述水性环氧预聚物混合,搅拌均匀,加入17质量份的10%的双氧水,滴加完毕后加入6质量份的瓜尔胶,在50℃下保温搅拌30min,得水性环氧粘结剂;
(8)环氧粘结剂的制备
a.取0.4质量份的2-巯基苯并咪唑,加入到0.5质量份的无水乙醇中,搅拌均匀;
b.取1质量份的乙酸异丁酸蔗糖酯,加入到30质量份的去离子水中,搅拌均匀,与上述
2-巯基苯并咪唑的乙醇溶液混合,搅拌均匀,加入上述水性环氧粘结剂,超声30min,蒸馏,除去乙醇,得粘结助剂;
c.取5质量份的玉米淀粉,加入到100质量份的去离子水中,缓慢升高温度为30℃,保温搅拌50min,加入2质量份的片碱、2质量份的聚乙烯醇、0.8质量份的双乙酸钠,继续保温搅拌30min,加入粘结助剂,升高温度为50℃,加入0.8质量份的硼砂、0.1质量份的烷基糖苷、1质量份的羧甲基纤维素钠与2质量份的水性环氧粘结剂,保温搅拌20分钟,冷却至常温,即得环氧粘结剂;
(9)将质量份的环氧粘结剂溶解于25质量份的N-甲基吡咯烷酮溶剂中,然后加入30质量份的改性氧化铝与氧化硅,以120r/min的速率搅拌90min,然后再加入25质量份的N-甲基吡咯烷酮溶剂,以80r/min的速率搅拌30min,过筛网得到改性陶瓷涂层;
(10)在厚度为30um的改性非织造材料隔膜的一侧表面上采用辊涂方式涂上厚度为5um的改性陶瓷涂层,接着将其置于90℃烘箱中烘烤120min以除去大部分溶剂;
(11)在步骤(10)所制得的改性非织造材料隔膜的另一侧表面上采用辊涂方式涂上厚度为5um的改性陶瓷涂层,接着将其置于90℃烘箱中烘烤120min以除去大部分溶剂,然后将其置于120℃中干燥固化60min,制得改性非织造材料隔膜;
(12)将步骤(11)所制得的改性非织造材料隔膜置于真空干燥箱中加热到180℃真空干燥30min,在真空干燥箱内冷却至室温,取出,即制得锂离子电池隔膜,该锂离子电池隔膜的厚度为37um。
[0020] 实施例二:(1)将40质量份的聚乙烯和40质量份的聚丙烯与6质量份的磷酸锂和4质量份的磺酸锂进行混合,并加入1质量份的正十八烷醇及3质量份的亚磷酸三苯酯,在高速混合搅拌机中混合均匀,高速混合的搅拌速度为260r/min,温度为265℃,时间为90min,得到混合液;
(2)将步骤(1)制得的混合液加入密炼机,采用导热油加热,加热温度为380℃,并通过上顶栓加压,塑炼后在液压系统驱动下进入开炼机,经开炼辊筒强烈的挤压及剪切作用得到充分塑炼;然后进入倒L型四辊压延机,包覆于压延机下辊的薄膜剥离牵引出,压延机的辊筒转速为180mm/s,经牵引机牵引送入扩幅装置进行双向拉伸,然后分别通过缓冷辊与冷却辊,出料并清洗后,得到具有锂离子穿透性的微孔膜;
(3)将步骤(2)所得的微孔膜用18质量份的丙酮清洗,待其自然干燥后,在氮气的保护下,置于粘性22质量份的四氢呋喃溶液中,浸蚀处理2s后取出,再分别用18质量份的丙酮及
35质量份的去离子水清洗,得到表面活化的聚乙烯与聚丙烯微孔膜;
(4)将13质量份的4,4,-二氨基二苯醚置于反应容器中,在12℃下加入11质量份的N,N-二甲基乙酰胺溶剂,搅拌至其完全溶解,再分次加入12质量份的均苯四甲酸二酐以防结块,搅拌反应35min后,置于45℃恒温水浴中,搅拌降解60min,然后用真空泵除去气泡,得到聚酰亚胺纺丝液,并导入纺丝机进行静电纺丝;
(5)以步骤(3)所得的表面活化的聚乙烯与聚丙烯微孔膜为基材,待喷丝口的纺丝液流出且稳定后,连接高压电源的正极与针头,调节参数后打开电源,开始纺丝,在微孔膜的上下两面形成纤维层,即制得改性非织造材料隔膜,该改性非织造材料隔膜的厚度为32um;
(6)将25质量份的纳米氧化铝颗粒、22质量份的纳米二氧化硅颗粒、12质量份的碳酸钙、1.5质量份的γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合于45质量份的N,N-二甲基吡咯烷酮中,在温度110℃时回流搅拌2.5h,然后过滤,干燥得到改性氧化铝与氧化硅;
(7)水性环氧粘结剂的制备
a.取2.5质量份的马来酸酐,加入到42质量份的去离子水中,搅拌均匀;
b.取2.5质量份的肉豆蔻酸钠皂,加入到15质量份的无水乙醇中,搅拌均匀,升高温度为83℃,加入0.8质量份的三乙醇胺,搅拌冷却至23℃,得醇胺皂化液;
c.取2.5质量份的丙二醇苯醚,加入到17质量份的去离子水中,搅拌均匀,得成膜助剂;
d.取上述成膜助剂、马来酸酐水溶液混合,搅拌均匀,加入35质量份的环氧树脂,送入到反应釜中,调节反应釜温度为68℃,通入氮气,加入0.15质量份的过氧化二异丙苯,保温搅拌1.5小时,出料,与上述醇胺皂化液混合,搅拌均匀,得水性环氧预聚物;
e.将1.5质量份的乙氧基化烷基酚硫酸铵加入到26质量份的去离子水中,搅拌均匀,与上述水性环氧预聚物混合,搅拌均匀,加入18质量份的12%的双氧水,滴加完毕后加入8质量份的瓜尔胶,在55℃下保温搅拌35min,得水性环氧粘结剂;
(8)环氧粘结剂的制备
a.取0.6质量份的2-巯基苯并咪唑,加入到0.8质量份的无水乙醇中,搅拌均匀;
b.取1.5质量份的乙酸异丁酸蔗糖酯,加入到40质量份的去离子水中,搅拌均匀,与上述2-巯基苯并咪唑的乙醇溶液混合,搅拌均匀,加入上述水性环氧粘结剂,超声50min,蒸馏,除去乙醇,得粘结助剂;
c.取8质量份的玉米淀粉,加入到120质量份的去离子水中,缓慢升高温度为35℃,保温搅拌55min,加入3质量份的片碱、2.5质量份的聚乙烯醇、0.9质量份的双乙酸钠,继续保温搅拌35min,加入粘结助剂,升高温度为55℃,加入1.2质量份的硼砂、0.15质量份的烷基糖苷、1.5质量份的羧甲基纤维素钠与2.5质量份的水性环氧粘结剂,保温搅拌25分钟,冷却至常温,即得环氧粘结剂;
(9)改性陶瓷涂层的制备
将8质量份的环氧粘结剂溶解于28质量份的N-甲基吡咯烷酮溶剂中,然后加入30质量份的改性氧化铝与氧化硅,以130r/min的速率搅拌90min,然后再加入28质量份的N-甲基吡咯烷酮溶剂,以90r/min的速率搅拌30min,过筛网得到改性陶瓷涂层;
(10)在厚度为32um的改性非织造材料隔膜的一侧表面上采用辊涂方式涂上厚度为
5.5um的改性陶瓷涂层,接着将其置于90℃烘箱中烘烤120min以除去大部分溶剂;
(11)在步骤(10)所制得的改性非织造材料隔膜的另一侧表面上采用辊涂方式涂上厚度为5.5um的改性陶瓷涂层,接着将其置于90℃烘箱中烘烤130min以除去大部分溶剂,然后将其置于130℃中干燥固化80min,制得改性非织造材料隔膜;
(12)将步骤(11)所制得的改性非织造材料隔膜置于真空干燥箱中加热到190℃真空干燥35min,在真空干燥箱内冷却至室温,取出,即制得锂离子电池隔膜,该锂离子电池隔膜的厚度为42um。
[0021] 实施例三:(1)将50质量份的聚乙烯和50质量份的聚丙烯与8质量份的磷酸锂和5质量份的磺酸锂进行混合,并加入2质量份的正十八烷醇及4质量份的亚磷酸三苯酯,在高速混合搅拌机中混合均匀,高速混合的搅拌速度为280r/min,温度为270℃,时间为100min,得到混合液;
(2)将步骤(1)制得的混合液加入密炼机,采用导热油加热,加热温度为400℃,并通过上顶栓加压,塑炼后在液压系统驱动下进入开炼机,经开炼辊筒强烈的挤压及剪切作用得到充分塑炼;然后进入倒L型四辊压延机,包覆于压延机下辊的薄膜剥离牵引出,压延机的辊筒转速为200mm/s,经牵引机牵引送入扩幅装置进行双向拉伸,然后分别通过缓冷辊与冷却辊,出料并清洗后,得到具有锂离子穿透性的微孔膜;
(3)将步骤(2)所得的微孔膜用20质量份的丙酮清洗,待其自然干燥后,在氮气的保护下,置于粘性25质量份的四氢呋喃溶液中,浸蚀处理3s后取出,再分别用20质量份的丙酮及
40质量份的去离子水清洗,得到表面活化的聚乙烯与聚丙烯微孔膜;
(4)将15质量份的4,4,-二氨基二苯醚置于反应容器中,在15℃下加入12质量份的N,N-二甲基乙酰胺溶剂,搅拌至其完全溶解,再分次加入15质量份的均苯四甲酸二酐以防结块,搅拌反应40min后,置于50℃恒温水浴中,搅拌降解70min,然后用真空泵除去气泡,得到聚酰亚胺纺丝液,并导入纺丝机进行静电纺丝;
(5)以步骤(3)所得的表面活化的聚乙烯与聚丙烯微孔膜为基材,待喷丝口的纺丝液流出且稳定后,连接高压电源的正极与针头,调节参数后打开电源,开始纺丝,在微孔膜的上下两面形成纤维层,即制得改性非织造材料隔膜,该改性非织造材料隔膜的厚度为35um;
(6)将30质量份的纳米氧化铝颗粒、25质量份的纳米二氧化硅颗粒、15质量份的碳酸钙、2质量份的γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合于50质量份的N,N-二甲基吡咯烷酮中,在温度
120℃时回流搅拌3h,然后过滤,干燥得到改性氧化铝与氧化硅;
(7)水性环氧粘结剂的制备
a.取3质量份的马来酸酐,加入到50质量份的去离子水中,搅拌均匀;
b.取3质量份的肉豆蔻酸钠皂,加入到20质量份的无水乙醇中,搅拌均匀,升高温度为
85℃,加入1质量份的三乙醇胺,搅拌冷却至25℃,得醇胺皂化液;
c.取3质量份的丙二醇苯醚,加入到20质量份的去离子水中,搅拌均匀,得成膜助剂;
d.取上述成膜助剂、马来酸酐水溶液混合,搅拌均匀,加入40质量份的环氧树脂,送入到反应釜中,调节反应釜温度为70℃,通入氮气,加入0.2质量份的过氧化二异丙苯,保温搅拌2小时,出料,与上述醇胺皂化液混合,搅拌均匀,得水性环氧预聚物;
e.将2质量份的乙氧基化烷基酚硫酸铵加入到30质量份的去离子水中,搅拌均匀,与上述水性环氧预聚物混合,搅拌均匀,加入20质量份的15%的双氧水,滴加完毕后加入9质量份的瓜尔胶,在60℃下保温搅拌40min,得水性环氧粘结剂;
(8)环氧粘结剂的制备
a.取0.8质量份的2-巯基苯并咪唑,加入到1质量份的无水乙醇中,搅拌均匀;
b.取2质量份的乙酸异丁酸蔗糖酯,加入到40质量份的去离子水中,搅拌均匀,与上述
2-巯基苯并咪唑的乙醇溶液混合,搅拌均匀,加入上述水性环氧粘结剂,超声60min,蒸馏,除去乙醇,得粘结助剂;
c.取10质量份的玉米淀粉,加入到120质量份的去离子水中,缓慢升高温度为40℃,保温搅拌60min,加入4质量份的片碱、3质量份的聚乙烯醇、1质量份的双乙酸钠,继续保温搅拌40min,加入粘结助剂,升高温度为60℃,加入1.5质量份的硼砂、0.2质量份的烷基糖苷、2质量份的羧甲基纤维素钠与3质量份的水性环氧粘结剂,保温搅拌30分钟,冷却至常温,即得环氧粘结剂;
(9)将10质量份的环氧粘结剂溶解于30质量份的N-甲基吡咯烷酮溶剂中,然后加入30质量份的改性氧化铝与氧化硅,以150r/min的速率搅拌90min,然后再加入30质量份的N-甲基吡咯烷酮溶剂,以100r/min的速率搅拌30min,过筛网得到改性陶瓷涂层;
(10)在厚度为35um的改性非织造材料隔膜的一侧表面上采用辊涂方式涂上厚度为6um的改性陶瓷涂层,接着将其置于90℃烘箱中烘烤120min以除去大部分溶剂;
(11)在步骤(10)所制得的改性非织造材料隔膜的另一侧表面上采用辊涂方式涂上厚度为6um的改性陶瓷涂层,接着将其置于90℃烘箱中烘烤150min以除去大部分溶剂,然后将其置于150℃中干燥固化90min,制得改性非织造材料隔膜;
(12)将步骤(11)所制得的改性非织造材料隔膜置于真空干燥箱中加热到190℃真空干燥35min,在真空干燥箱内冷却至室温,取出,即制得锂离子电池隔膜,该锂离子电池隔膜的厚度为44um。
[0022] 实验例:依据“GB/T6672-2001塑料薄膜和薄片厚度测定_机械测量法”标准测量法测量实施例1、实施例2、实施例3制得的锂离子电池隔膜的厚度,测量结果见表1;采用压汞测试法测量实施例1、实施例2、实施例3制得的锂离子电池隔膜的孔隙率,测量结果见表2;
采用差式扫描量热仪测量测量实施例1、实施例2、实施例3制得的锂离子电池隔膜内部的微孔的闭孔率,测量结果见表3,测量实施例1、实施例2、实施例3制得的锂离子电池隔膜内部的微孔的开孔率,测量结果见表4;
通过测量实施例1、实施例2、实施例3制得的锂离子电池隔膜的加热前后隔膜尺寸的变化率,测量出锂离子电池隔膜的收缩率,测量结果见表5;
判断标准:对于锂离子电池而言,隔膜的热缩率应控制在5%以下。
[0023] 表1 实施例 锂离子电池隔膜厚度(um)
实施例1 37
实施例2 42
实施例3 44
表2 
实施例 锂离子电池隔膜孔隙率(%)
实施例1 60
实施例2 56
实施例3 50
表3
表4
表5
本发明的有益效果是:当温度升高至135℃,实施例1的锂离子 电池隔膜的收缩率分别为0.91%,实施例2的锂离子电池隔膜的收缩 率为0.97%,实施例3的锂离子电池隔膜的收缩率为0.98%,均在5% 以下;
当温度升高至140℃,实施例1的锂离子电池隔膜的收缩率分别 为0.90%,实施例2的锂离子电池隔膜的收缩率为0.91%,实施例3 的锂离子电池隔膜的收缩率为1.11%,均在
5%以下;
当温度升高至150℃,实施例1的锂离子电池隔膜的收缩率分别 为1.05%,实施例2的锂离子电池隔膜的收缩率为1.01%,实施例3 的锂离子电池隔膜的收缩率为1.08%,均在
5%以下;
本发明的锂离子电池隔膜显著地降低了其热收缩率。
[0024] 典型案例:(1)将40质量份的聚乙烯和40质量份的聚丙烯与6质量份的磷酸锂和4质量份的磺酸锂进行混合,并加入1质量份的正十八烷醇及3质量份的亚磷酸三苯酯,在高速混合搅拌机中混合均匀,高速混合的搅拌速度为260r/min,温度为265℃,时间为90min,得到混合液;(2)将步骤(1)制得的混合液加入密炼机,采用导热油加热,加热温度为380℃,并通过上顶栓加压,塑炼后在液压系统驱动下进入开炼机,经开炼辊筒强烈的挤压及剪切作用得到充分塑炼;然后进入倒L型四辊压延机,包覆于压延机下辊的薄膜剥离牵引出,压延机的辊筒转速为180mm/s,经牵引机牵引送入扩幅装置进行双向拉伸,然后分别通过缓冷辊与冷却辊,出料并清洗后,得到具有锂离子穿透性的微孔膜;
(3)将步骤(2)所得的微孔膜用18质量份的丙酮清洗,待其自然干燥后,在氮气的保护下,置于粘性22质量份的四氢呋喃溶液中,浸蚀处理2s后取出,再分别用18质量份的丙酮及
35质量份的去离子水清洗,得到表面活化的聚乙烯与聚丙烯微孔膜;
(4)将13质量份的4,4,-二氨基二苯醚置于反应容器中,在12℃下加入11质量份的N,N-二甲基乙酰胺溶剂,搅拌至其完全溶解,再分次加入12质量份的均苯四甲酸二酐以防结块,搅拌反应35min后,置于45℃恒温水浴中,搅拌降解60min,然后用真空泵除去气泡,得到聚酰亚胺纺丝液,并导入纺丝机进行静电纺丝;
(5)以步骤(3)所得的表面活化的聚乙烯与聚丙烯微孔膜为基材,待喷丝口的纺丝液流出且稳定后,连接高压电源的正极与针头,调节参数后打开电源,开始纺丝,在微孔膜的上下两面形成纤维层,即制得改性非织造材料隔膜,该改性非织造材料隔膜的厚度为32um;
(6)将25质量份的纳米氧化铝颗粒、22质量份的纳米二氧化硅颗粒、12质量份的碳酸钙、1.5质量份的γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合于45质量份的N,N-二甲基吡咯烷酮中,在温度110℃时回流搅拌2.5h,然后过滤,干燥得到改性氧化铝与氧化硅;
(7)水性环氧粘结剂的制备
a.取2.5质量份的马来酸酐,加入到42质量份的去离子水中,搅拌均匀;
b.取2.5质量份的肉豆蔻酸钠皂,加入到15质量份的无水乙醇中,搅拌均匀,升高温度为83℃,加入0.8质量份的三乙醇胺,搅拌冷却至23℃,得醇胺皂化液;
c.取2.5质量份的丙二醇苯醚,加入到17质量份的去离子水中,搅拌均匀,得成膜助剂;
d.取上述成膜助剂、马来酸酐水溶液混合,搅拌均匀,加入35质量份的环氧树脂,送入到反应釜中,调节反应釜温度为68℃,通入氮气,加入0.15质量份的过氧化二异丙苯,保温搅拌1.5小时,出料,与上述醇胺皂化液混合,搅拌均匀,得水性环氧预聚物;
e.将1.5质量份的乙氧基化烷基酚硫酸铵加入到26质量份的去离子水中,搅拌均匀,与上述水性环氧预聚物混合,搅拌均匀,加入18质量份的12%的双氧水,滴加完毕后加入8质量份的瓜尔胶,在55℃下保温搅拌35min,得水性环氧粘结剂;
(8)环氧粘结剂的制备
a.取0.6质量份的2-巯基苯并咪唑,加入到0.8质量份的无水乙醇中,搅拌均匀;
b.取1.5质量份的乙酸异丁酸蔗糖酯,加入到40质量份的去离子水中,搅拌均匀,与上述2-巯基苯并咪唑的乙醇溶液混合,搅拌均匀,加入上述水性环氧粘结剂,超声50min,蒸馏,除去乙醇,得粘结助剂;
c.取8质量份的玉米淀粉,加入到120质量份的去离子水中,缓慢升高温度为35℃,保温搅拌55min,加入3质量份的片碱、2.5质量份的聚乙烯醇、0.9质量份的双乙酸钠,继续保温搅拌35min,加入粘结助剂,升高温度为55℃,加入1.2质量份的硼砂、0.15质量份的烷基糖苷、1.5质量份的羧甲基纤维素钠与2.5质量份的水性环氧粘结剂,保温搅拌25分钟,冷却至常温,即得环氧粘结剂;
(9)改性陶瓷涂层的制备
将8质量份的环氧粘结剂溶解于28质量份的N-甲基吡咯烷酮溶剂中,然后加入30质量份的改性氧化铝与氧化硅,以130r/min的速率搅拌90min,然后再加入28质量份的N-甲基吡咯烷酮溶剂,以90r/min的速率搅拌30min,过筛网得到改性陶瓷涂层;
(10)在厚度为32um的改性非织造材料隔膜的一侧表面上采用辊涂方式涂上厚度为
5.5um的改性陶瓷涂层,接着将其置于90℃烘箱中烘烤120min以除去大部分溶剂;
(11)在步骤(10)所制得的改性非织造材料隔膜的另一侧表面上采用辊涂方式涂上厚度为5.5um的改性陶瓷涂层,接着将其置于90℃烘箱中烘烤130min以除去大部分溶剂,然后将其置于130℃中干燥固化80min,制得改性非织造材料隔膜;
(12)将步骤(11)所制得的改性非织造材料隔膜置于真空干燥箱中加热到190℃真空干燥35min,在真空干燥箱内冷却至室温,取出,即制得锂离子电池隔膜,该锂离子电池隔膜的厚度为42um,孔隙率为56%,当温度升高至80℃时,其内部的微孔的闭孔率为80%,当温度冷却至15℃时,锂离子电池隔膜内部的微孔的开孔率为94%,当温度升高至140℃时,锂离子电池隔膜的收缩率为0.91%。
[0025] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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