[发明专利]玻璃纤维电池隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃纤维电池隔膜及其制备方法。

背景技术

玻璃纤维隔膜可以用做铅酸蓄电池、一次锂电池等的隔膜，隔离电池的正负极以防短路，吸收足量的电解液供电池充放电时化学反应之用。用于制造隔膜的材料有植物纤维、有机纤维、玻璃纤维或这些纤维的混合纤维等，而玻璃纤维又有微纤维玻璃棉和玻璃纤维短切丝之分。微纤维玻璃棉直径在0.2-1.5μm，而玻璃纤维短切丝直径一般在3-13μm。由微纤维玻璃棉制作的隔膜孔率高，吸液率高，但强度低。微纤维玻璃棉隔膜的强度相比有机纤维电池隔膜强度来说要差很多，但由于玻璃纤维的耐化学品腐蚀、耐温性能、电解液的吸液性能等优于有机纤维，所以微纤维玻璃棉隔膜在铅酸蓄电池、一次锂电池等电池中仍然表现出出色的性能。

目前市场上玻璃纤维短切丝隔膜抗拉强度只能达到12N(15mm宽样品)，大部分都是以微纤维玻璃棉和/或无碱短切丝或其他有机纤维制造，所以不耐折，制作电池时易断裂，成品率低，希望玻璃纤维隔膜抗拉强度能达到15N(15mm宽样品)以上，且厚度不要超过0.20mm，最好在0.16-0.18mm。

发明内容

本发明提供一种玻璃纤维电池隔膜的制备方法，旨在改进微纤维玻璃棉隔膜强度差的缺点，使用玻璃纤维短切丝作主体材料，提高玻璃纤维电池隔膜的操作性能(折叠、卷绕等)，达到提高电池的性能和/或寿命的目的。

本发明还提供所述制备方法得到的玻璃纤维电池隔膜。

所述玻璃纤维电池隔膜的制备方法为，将规格为3μm×6mm、3μm×9mm、3μm×12mm、7μm×6mm、7μm×9mm、7μm×12mm的无碱玻璃纤维短切丝中的2～3种和规格为12μm×4mm、12μm×12mm、20μm×4mm、20μm×12mm的PET或/和规格为12μm×4mm、12μm×12mm的PA中的1～3种有机纤维短切丝经湿法抄造工艺形成湿纸页，然后对湿纸页进行浸胶或喷胶处理、烘干后得到玻璃纤维电池隔膜，所述有机纤维短切丝为PET(聚酯)和/或PA(聚酰胺)纤维，在玻璃纤维短切丝和有机纤维短切丝中，玻璃纤维短切丝和有机纤维短切丝的质量百分比分别为93.75％～81.25％和6.25％～18.75％。

将上述无碱玻璃纤维短切丝和有机纤维短切丝复配使用得到的玻璃纤维电池隔膜，可以在不使用微纤维玻璃棉的情况下，明显提高所得电池隔膜的强度。

所述湿法抄造工艺为现有技术，即将无碱玻璃纤维短切丝和有机纤维短切丝用水配制成均匀的浆料，成型为湿纸页，然后浸胶或喷胶处理、烘干后得到产品。本领域技术人员可以根据纤维的材质、用量选择合适的介质和步骤配制浆料，对于本发明，优选的是：用pH＝2.5-3.5的水将无碱玻璃纤维短切丝和有机纤维短切丝配制成浓度为1‰的浆料成型为湿纸页，然后用质量百分比浓度为4-10％的粘结剂对湿纸页进行浸胶或喷胶处理、烘干后得到玻璃纤维电池隔膜。

为了进一步增加所得玻璃纤维电池隔膜的强度，优选所述浸胶或喷胶处理中所用粘结剂为分子量在40-50万的丙烯酸酯乳液类，如苯丙乳液(苯乙烯-丙烯酸酯类共聚物)、纯丙乳液(丙烯酸酯类共聚物)等，丙烯酸酯类乳液的玻璃化温度为5-30℃，固含量42-55％，粘度范围300-2000mPa·s，所述分子量为重均分子量，粘度为布氏粘度。施加粘结剂时，先用水将丙烯酸酯乳液稀释到4-10％浓度，然后进行通常的喷胶或浸胶工艺将粘结剂，粘结剂的用量控制在湿纸页质量的50-60％，均匀施加到湿纸页上。

烘干时所用烘箱可以为电加热或油加热或气加热烘箱，长度在15-35m，温度分为2-4个区段，每个区段的温度都可以调节，调节范围为80-150℃。

所述制备方法得到的玻璃纤维电池隔膜，厚度为0.15-0.20mm时，15mm宽玻璃纤维电池隔膜的抗拉强度为15N以上(抗拉强度最大可以达到19.8N)，比普通隔膜高出25％以上，同时耐折性好、耐温性能优异、耐化学品性能优良、与电解液浸润性能好、价格适中。

具体实施方式

以下实施例中使用的粘结剂如下，其中分子量为重均分子量，粘度为布氏粘度：

1#、马鞍山九和化工科技有限公司，牌号JH-112，玻璃化温度为18-22℃，固含量48±1％，粘度范围400-1500mPa.s，分子量42-45万；

2#、上海保立佳化工有限公司，牌号BLJ-818，玻璃化温度为27℃，固含量≥48％，粘度范围500-2000mPa.s，分子量45-50万；