[发明专利]一种锂电池纳米纤维隔膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂电池纳米纤维隔膜的制备方法。 

背景技术

锂离子电池因为具有高比能量、长循环寿命、无记忆效应和绿色环保等突出优势，已逐步替代传统铅酸蓄电池和镉镍蓄电池，成为动力电池的主要选择。隔膜是锂离子电池的关键部件，在电池中起着阻隔正负极电子电导，允许电解液离子自由通过从而实现离子传导的重要作用，也是关乎锂离子电池安全性的关键组成部分。隔膜性能的优劣决定电池的界面结构和内阻，进而影响电池的容量、循环性能、充放电电流密度等关键特性。近几年，锂离子电池原材料已基本实现了国产化，但隔膜材料却主要依赖进口，尤其是动力电池用高端膜材料更是如此。从锂离子动力电池使用安全性角度考虑，电池隔膜需要具有较高吸液保液能力、优异的热尺寸稳定性及良好的自关闭性能。 

锂离子动力电池是新能源汽车的关键核心组件，高容量、高功率型锂离子动力电池在动态条件下大功率输出 、快速充放电等性能方面的需求对锂电池的安全性提出了重大挑战，其对隔膜的强度、热尺寸稳定性和热化学、电化学稳定性提出了更高的需求。传统聚烯烃隔膜的孔隙率低（仅为40%）和吸液能力较差，无法满足动力电池高倍率充放电的要求，影响电池的循环性能。同时，聚烯烃材料在高温下尺寸变形比较明显，而且熔点一般低于170℃，当动力电池大电流放电时，电池局部发热达到这个温度，隔膜就会融化使正负极迅速接触，出现热失控行为。因此， 聚烯烃材料隔膜安全性能较低，不能满足 锂离子动力电池对隔膜的提出的新需求，也是制约锂离子动力电池在新能源领域快速应用发展的关键所在。 

无纺布型纳米纤维隔膜具有孔隙率高、透气性好和吸液保液能力强，有利于改善锂离子电池高倍率放电性能及循环性能。 无纺布型的锂离子电池隔膜的结构特点：呈现三维孔的结构，可有效避免因为针孔造成的短路现象，并有效提高隔膜保液能力。高压静电纺丝是一种高效制备高分子纳米纤维隔膜技术，该技术利用聚合物高分子溶液在几千至几万伏的高压静电场作用下，克服高分子溶液的表面张力形成带电射流，并不断会出现加速、拉伸现象，伴随溶剂挥发，最终在接收装置上得到纳米级纤维膜。专利CN201210037019.4公开了利用高压静电纺丝法制备PVDF纳米纤维隔膜的过程，该方法制备的隔膜机械强度较低，热尺寸稳定性差（PVDF材料熔点低于165℃），不适合于用作动力电池隔膜。 

发明内容

为了克服已有锂电池纳米纤维隔膜的制备方法的不能兼顾耐热性和尺寸稳定性的不足，本发明提供一种兼顾耐热性和尺寸稳定性的锂电池纳米纤维隔膜的制备方法。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种锂电池纳米纤维隔膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤： 

1）、将PET基聚合物溶解在有机溶剂中，其中PET基聚合物的质量体积比浓度10-25%，搅拌均匀得到PET基聚合物溶液，所述溶液的测定粘度在300~400mPa.S之间； 

2）、以PP无纺布作为基底，将配制好的PET基聚合物溶液在纳米 纤维纺丝机进行连续静电纺丝，得到PP/PET纳米纤维复合膜，所述静电纺丝的条件为：温度20~40℃，电压20~50KV、纺丝速度为每分钟每米宽幅1~5克 ； 

3）、将纺丝完成后得到的纤维膜进行后处理：先通过100~140℃辊热压成型，再在60~80℃真空干燥10~20h，去掉所述纤维膜中残留的溶剂后，制得用于锂离子电池隔膜的纳米纤维膜。 

进一步，所述步骤1）中，溶解后加入直径30-100 nm疏水型SiO₂、TiO₂无机纳米粒子，加入的质量百分数为0~10%。 

更进一步，所述有机溶剂是强极性溶剂，所述有机溶剂为六氟异丙醇、苯酚与卤代烷烃的混合溶剂，所述混合溶剂中两者质量比为3:7~7:3。 

再进一步，所述卤代烷烃为四氯乙烷、二氯甲烷或三卤甲烷。当然，也可以选用其他类型。