[发明专利]一种由芳纶纤维构成的电池隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池隔膜，特别是涉及一种以芳纶纤维为原料的电池隔膜及其制备方法。

背景技术

隔膜是锂离子电池重要的组成部分，其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。

目前，锂离子电池隔膜主要为聚烯烃隔膜，其具有足够小的孔径能够有效防止电池内部短路，且具有较好的均匀性，能有效保证电池的充放电性能。但在应用过程中，如果电池由于内部短路或者过充等导致发生热失控，电池内部温度迅速升高，聚烯烃膜在高温下(高于170℃)无法保证其完整性，使正负极材料发生大面积接触，导致电池发生爆炸，对电池的安全性构成威胁。特别是在锂离子动力电池中，大容量大功率充放电的设计要求隔膜具有更好的耐高温性能。另外，聚烯烃隔膜透气性较差，无法很好满足电池快速充放电的需要，影响电池的循环使用寿命。综合上述内容，发明一种耐高温、耐化学腐蚀、耐疲劳、机械强度大的电池隔膜纸是很有必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电池隔膜的制备方法，本方法以芳纶1414浆粕，芳纶1313超细短切纤维，芳纶1313超长纤维，芳纶1313沉析纤维为原料，采用湿法抄纸工艺抄造而成，以该方法制备的电池隔膜孔隙率大，孔径小，离子电导高，定量低，厚度小，在200℃下处理2h尺寸收缩率为0，在250℃下处理2h尺寸收缩率小于0.5％。同时具备优异的机械强度、热稳定性、耐疲劳性能以及耐化学腐蚀性能。

一种由芳纶纤维构成的电池隔膜，由如下质量比例的原料组成：芳纶1414浆粕10％～80％，芳纶1313超细短切纤维5％～40％，芳纶1313超长纤维≤10％，芳纶1313沉析纤维10％～50％。

本发明所述由芳纶纤维构成的电池隔膜，其中芳纶1414浆粕的打浆度为25～70°SR。

本发明所述由芳纶纤维构成的电池隔膜，其中所述芳纶1313超细短切纤维长度为5～7mm，纤度为0.8～1D。

本发明所述由芳纶纤维构成的电池隔膜，其中所述芳纶1313超长纤维长度为15～20mm，采用超声波分散工艺分散。

本发明所述由芳纶纤维构成的电池隔膜，其中所述芳纶1313沉析纤维的打浆度为30～75°SR。

本发明所述由芳纶纤维构成的电池隔膜，其中电池隔膜的孔隙率为60％～80％，孔径为0.5～1μm，离子电导大于10^-3s/cm，定量为15～20g/m²。

本发明所述由芳纶纤维构成的电池隔膜，其中所述电池隔膜的厚度为15-20μm。

一种电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)原料的称取：按照一定质量比例称取原料，其质量比例为：芳纶1414浆粕10％～80％，芳纶1313超细短切纤维5％～40％，芳纶1313超长纤维≤10％，芳纶1313沉析纤维10％～50％；

(2)原料的预处理：用去离子水将步骤(1)中称量好的四种原料分别配制成水溶液；

(3)将步骤(2)配制好的四种水溶液混合均匀，制成浆料，再向所述浆料中加入静电消除剂，加入静电消除剂的质量为原料质量的0.1％-0.5％；

(4)用去离子水将含有静电消除剂的浆料稀释至浓度为0.01％～0.05％；

(5)稀释后的浆料经上网脱水成型、压榨、干燥、热轧成型，再经卷纸机卷纸、复卷、分切后包装得到产品。

本发明所述由芳纶纤维构成的电池隔膜的制备方法，其中步骤(2)中将四种原料分别配制成水溶液为：

A.用去离子水将芳纶1414浆粕配制成浓度为10％～30％的水溶液，打浆至打浆度为25～70°SR，然后在去离子水中分散均匀，配制成浓度为0.1％-1％的芳纶1414浆粕水溶液；

B.将芳纶1313超细短切纤维在去离子水中分散均匀，配制成浓度0.04％-0.5％芳纶1313超细短切纤维水溶液；

C.将芳纶1313超长纤维在去离子水中采用超声分散工艺进行分散均匀，配制成浓度不大于0.1％的芳纶1313超细短切纤维水溶液；

D.用去离子水将芳纶1313沉析纤维配制成浓度为0.1％～1％的水溶液，打浆至打浆度为30～75°SR，然后在去离子水中分散均匀，配制成浓度为0.01％-0.1％的芳纶1313沉析纤维水溶液。

本发明所述由芳纶纤维构成的电池隔膜的制备方法，其中步骤(5)中热轧成型温度为100℃～380℃，线压力为100～350kg/cm。