[发明专利]一种双向增强型静电纺锂离子电池隔膜的制备方法及装置

权利要求书

1.一种双向增强型静电纺锂离子电池隔膜，其特征在于，所述的双向增强型静电纺锂离子电池隔膜为一种三层复合纤维膜；下层、上层是无规取向纤维膜，由平行电极在电极所在平面旋转状态下接收得到，中间层是十字交叉取向排列的纤维膜，由平行电极静止接收一段时间后再绕电极所在平面旋转90°后并静止接收一段时间而得到，并且中间层约占总厚度的1/3-2/3；该隔膜孔隙率高达55-85％，其拉伸断裂强度相对于无规取向纤维膜提高了100-400％。

2.权利要求1所述的双向增强型静电纺锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

第一步：将一种高分子聚合物加入到有机溶剂中，机械搅拌溶解，形成均一稳定的溶液体系，制得静电纺丝液；

第二步：将另一种高分子聚合物加入到有机溶剂中，机械搅拌溶解，形成均一稳定的溶液体系，制得静电纺丝液；

第三步：将第一步中纺丝液静电纺丝制备下层纳米纤维膜；再将第二步中纺丝液静电纺丝沉积到下层纳米纤维膜上，为中间层；最后，在中间层上接收一层上层静电纺纳米纤维膜，制得三层复合纤维膜，即为双向增强型静电纺锂离子电池隔膜。

3.权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一步和第二步中的高分子聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氯丙烯共聚物(PVDF-HFP)、聚丙烯晴(PAN)、聚氧乙烯(PEO)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的一种或两种以上的混合物。

4.权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一步和第二步中的高分子聚合物所用有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、六氟异丙醇、四氢呋喃、三氟乙酸、二氯甲烷中的一种或二种以上的混合物。

5.权利要求2所述的隔膜制备方法，其特征在于，所述溶液浓度为8-15wt％，高压电源电压为15-35KV，注射器流速为0.1-1.5ml，接收距离为10-35cm。

6.权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第三步中下层、上层是无规取向纤维膜，由平行电极在绕电极所在平面低速旋转状态下接收得到，平行电极旋转线速度为2-15m/min；中间层是十字交叉取向排列的纤维膜，由平行电极静止接收一段时间后再绕电极所在平面旋转90°后并静止接收一段时间而得到。

7.权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述静止的平行电极接首先收得到轴向取向排列的纤维膜，通过平行电极旋转90°后在垂直于轴向取向排列方向上接收得到另一层轴向取向排列纤维，从而得到十字交叉取向排列的纤维层；而旋转平行电极接收得到无规取向排列的纤维膜；纤维的十字交叉取向排列提高了静电纺电池隔膜在纵横向的拉伸断裂强度。

8.权利要求1所述的双向增强型静电纺锂离子电池隔膜的制备装置，其特征在于，所采用的静电纺装置由三部分组成：控制系统、静电纺丝系统、辅助系统；其中，控制系统包含纺丝控制单元、温湿度调节单元、烘燥定型控制单元、隔膜卷绕控制单元、驱动电机调速单元、滑轨变速单元，静电纺丝系统包含高压直流电源、注射泵、喷丝头、往复移动滑轨、滑轨、滑轨、电极组、接收屏、驱动电机，辅助系统包含温湿度监控装置、溶剂回收装置、烘燥定型装置、隔膜卷绕装置，其特征是：喷丝头通过导线与高压直流电源一端输出的正高压或负高压连接，并且电极组通过导线与高压直流电源另一端的地线连接，电极组有效接地，并且驱动电机与电极组相连驱动电极组所在平面旋转；喷丝头的进料孔通过管路与注射泵相连通，喷丝头与直线滑轨相连接。

9.权利要求8所述的制备装置，其特征在于，所述电极个数≥2，两电极间相互平行，两相邻电极间的距离为2-10cm，电极长度与首尾电极间的距离保持一致，电极可绕电极所在平面旋转，并且电极所在平面与接收屏保持平行。

10.权利要求8所述的制备装置，其特征在于，所述的喷丝头为平口单针喷丝头或者平口多针喷丝头，喷丝头孔径为0.5-1.2mm，喷丝头往复移动速率为10-60cm/min。

11.权利要求10所述的制备装置，其特征在于，所述多针喷丝头个数≥2，并为阵列式分布，两相邻喷丝头间距离为18-60mm。