[发明专利]一种环保型锂离子电池隔膜及其制备方法

权利要求书

1.一种环保型锂离子电池隔膜，其特征在于：包含无纺布基材层、静电纺丝层和聚合物多孔涂层；组合方式为如下的一种：聚合物多孔涂层/静电纺丝层/无纺布基材层/静电纺丝层/聚合物多孔涂层或者聚合物多孔涂层/无纺布基材层/静电纺丝层/聚合物多孔涂层，所述静电纺丝层所用的聚合物为环保型的水溶性高分子；

其制备方法包括以下步骤：

第1步，静电纺丝溶液制备：将静电纺丝层所用环保型的水溶性高分子溶解在水中，其中聚合物在溶液中的质量百分比浓度为5-30wt%，测定所述溶液的粘度在100-3000mPa·S之间；

第2步，静电纺丝：将配制好的静电纺丝溶液通过纳米纤维纺丝机在无纺布基材上进行单面或双面连续静电纺丝，得到无纺布/纳米纤维复合膜，所述静电纺丝的条件为：温度10-40℃、正电压20-50kV、负电压负5-负30kV、纺丝速度为每分钟每米宽幅1-10g；

将纺丝后所得到的复合膜进行后处理：先通过80-200℃辊热压成型，再在120℃烘箱中干燥1-5分钟，从而得到静电纺丝改性的无纺布基材；

第3步，相转移法制备聚合物多孔涂层：将聚合物与溶剂、非溶剂、纳米无机粒子按比例混合，无机粒子与聚合物的质量比范围为：1∶100-10∶100，配置聚合物浓度为4-12wt%的溶液，再涂布在静电纺丝改性的无纺布基材两侧上，经烘干制备得到所述的一种环保型锂离子电池隔膜；

所述第3步，溶剂为N，N-二甲基甲酰胺DMF、N，N-二甲基乙酰胺DMAc、丙酮、N-甲基吡咯烷酮NMP、四氢呋喃THF和六氟异丙醇中的一种以上；所述第3步，非溶剂为水、乙醇和甘油中的一种以上。

2.如权利要求1所述的一种环保型锂离子电池隔膜，其特征在于：所述静电纺丝层通过纺丝得到，单层厚度范围为1-15μm，静电纺丝纤维直径范围为10-1500nm。

3.如权利要求1所述的一种环保型锂离子电池隔膜，其特征在于：所述静电纺丝层所用的环保型的水溶性高分子，包括天然水溶性高分子、化学改性水溶性高分子和合成水溶性高分子中的一种以上。

4.如权利要求3所述的一种环保型锂离子电池隔膜，其特征在于：所述天然水溶性高分子包括淀粉类、纤维素、植物胶和动物胶中的一种以上；所述化学改性水溶性高分子包括羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素和羧甲基纤维素中的一种以上；所述合成水溶性高分子包括聚丙烯酰胺PAM、水解聚丙烯酰胺HPAM、聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚马来酸酐、聚季胺盐和聚乙二醇中的一种以上。

5.如权利要求1所述的一种环保型锂离子电池隔膜，其特征在于：所述无纺布基材层的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚酰亚胺PI、聚丙烯腈PAN、聚四氟乙烯PTFE、芳纶、芳砜纶和纤维素中的一种以上；所述无纺布基材层的规格参数为：克重3-50g/m²，厚度5-40μm，厚度偏差小于±2μm，孔隙率≥30%，孔径分布≤500μm。

6.如权利要求1所述的一种环保型锂离子电池隔膜，其特征在于：所述聚合物多孔涂层为采用传统涂覆方式进行两面涂覆制备的纳米陶瓷颗粒掺杂的聚合物涂层，其单层涂层厚度为1-10μm，微孔的孔径为0.01-1μm；所述聚合物多孔涂层的聚合物材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸异丁酯、聚甲基丙烯酸烯丙酯、聚丙烯酸甲酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、丙烯腈聚丁橡胶、丙烯腈氯乙烯树脂、丙烯腈异丁烯酸树脂、丙烯腈丙烯酸树脂、聚偏氟乙烯PVDF、聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯-六氟丙烯PVDF-HFP、聚丙烯腈PAN和芳香族聚酰胺中的一种以上。

7.如权利要求1所述的一种环保型锂离子电池隔膜，其特征在于：所述第3步，纳米无机粒子为三氧化二铝、二氧化硅、二氧化钛、钛酸钡、氧化镁、氧化锆、氧化锌和碳化硅中的一种以上；所述第3步，涂布的方式为浸涂、辊涂、刮涂、凹版涂布和微凹涂布中的一种；所述第3步，烘干条件为：温度80-150℃，时间30秒-5分钟。

8.如权利要求1所述的一种环保型锂离子电池隔膜，其特征在于：所述一种环保型锂离子电池隔膜，其总厚度为10-100μm。