[发明专利]一种PP/PE多孔电池隔膜材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及多孔电池隔膜材料制备技术领域，特别涉及一种PP/PE多孔电池隔膜材料的制备方法。

背景技术

伴随着IT电子产业、新能源汽车、储能产业的快速发展，二次电源正呈蓬勃的发展趋势。电池隔膜 作为二次电源的关键材料之一，其作用愈发重要，因此电池隔膜材料的制造也引起人们越来越重视。

目前二次电池隔膜材料制备方法主要包括相转化法、溶出法、拉伸法、纤维干法梳理、纤维湿法造纸 成型等，其中相转化法、溶出法、拉伸法主要用来制备锂离子电池隔膜，这类电池隔膜呈二维结构，耐温 性差与热收缩大、安全性差、孔隙率低、电解液浸透性差等缺陷，在确保锂离子电池安全性和使用寿命方 面存在着自身的缺陷。干法梳理成型主要用来制备碱性二次电池隔膜，这类电池隔膜存在纤维分散差、分 布不均匀，无法满足动力型、高容量、高倍率碱性电池的使用要求，易造成电池一致性差、短路率高等问 题。采用湿法造纸技术生产多孔电池隔膜材料，这类方法生产的隔膜材料非常好的满足碱性电池、锂离子 电池、超级电容器、高温绝缘电子元件及高温过滤的应用要求，但是由于材料选择等问题，虽然目前有 采用湿法造纸技术生产多孔电池隔膜材料，多是采用单网单层成型，然后多层复合，或采用双网双层成型， 这样会造成设备投资、综合生产成本偏高等诸多问题。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种工艺简单、合理、低成本的多孔电池隔膜材料的制备 方法。

一种PP/PE多孔电池隔膜材料的制备方法：

(1)选用纤维直径为4μm～8μm的复合纤维和单组分合成纤维，采用圆盘式纤维切断机将其切成长 度为1mm～8mm的短纤维备用；

(2)将切割好的短纤维和纤维素纤维，无机纤维经打浆疏解处理，制备成高浓度纤维浆料，以水为 分散介质，烷基磺酸盐为分散剂；

(3)采用中心布浆器水力式单网双层斜网成型；

(4)脱水压榨后，在100℃～140℃烘箱中烘干制成多孔电池隔膜材料。

其中所述单组分合成纤维为聚丙烯纤维、聚酯纤维、芳纶纤维、聚酰亚胺纤维中的一种或两种以上； 所述纤维素纤维为纳米级纤维素纤维；所述无机纤维为氧化锆纤维、氧化铝纤维、氧化镁纤维中的一种或 两种以上。

以质量分数计，其中双组分复合纤维为50％～100％；单组分合成纤维为20～100％；纤维素纤维为0～ 100％；无机纤维为0～25％。

由上述制备方法得到的多孔电池隔膜材料，经过如磺化处理、接枝处理、高温压制及涂布处理等方式 处理后，可以作为碱性电池隔膜、锂离子电池隔膜、超级电容器隔膜、高温绝缘膜及高温过滤材料进行广 泛应用。

本发明具有如下优点：

(1)采用本发明制备的多孔电池隔膜材料，具有优异的化学稳定性及非常大的比表面积，因为本发 明采用的纤维材料中有双组分复合纤维，利用纤维中的低熔点部分进行纤维间粘连，制备过程中无粘合剂 添加。

(2)采用本发明制备的多孔电池隔膜材料，其具有均匀的孔分布，且孔结构呈三维网状，因为本发 明采用单网双层斜网成型的先进湿法造纸技术，又由于纤维为经过疏解处理的短纤维，有效的保证了纤维 的均匀性分散、交叉分布，有效的保证了孔的均匀性及三维网状结构，并且有效提高了多孔电池隔膜材料 的强度，这样克服了目前制备锂离子电池隔膜的低保液率、低孔率、高短路率等致命的缺点，有效的提高 了锂离子电池的安全性和循环性能。

(3)采用本发明制备的多孔电池隔膜材料，具有优异的耐高温性能，这是因为本发明材料构成中含 有聚酯成分纤维、纤维素纤维或无机纤维，这些纤维起了骨架支撑作用，因此制得的多孔电池隔膜材料制 备的电池隔膜相比其他方法具有良好的耐高温性能，在保证电池的高温安全性能方面具有明显的优势。

具体实施方式

实施例1

(1)将纤维直径为7μm的PP/PE双组分复合纤维，采用圆盘式纤维切断机将其切成长度为2mm的 短纤维。

(2)将步骤(1)制备的短纤维经高速旋切打浆疏解处理，制备成浓度为25％的纤维浆料，以水为分 散介质，十二烷基磺酸钠为分散剂。

(3)将步骤(2)制得的纤维浆料，通过中心布浆器等压上浆，经水力式斜网流浆箱，进行单网双层斜 网成型。

(4)脱水压榨后，在110℃烘箱中烘干，制备成面密度为50g/m2的多孔电池隔膜材料。

(5)将制得的多孔电池隔膜材料进行三氧化硫气相磺化处理，制得碱性电池隔膜，具体磺化处理操 作方法：将制得的多孔电池隔膜材料以展开方式连续输送到磺化反应器中，采用浓度为70％的三氧化硫 气体进行气相磺化处理，磺化反应温度为75℃，速度为20m/min；磺化后的材料输送到碱洗槽中，槽中 KOH碱液浓度为3％，碱洗速度为20m/min；经去离子水漂洗及压榨脱水后，进行烘干，烘干温度控制 为110℃；烘干后的材料经厚度调整设备调整后，得到面密度为55g/m2、厚度为0.2mm的产品。