[发明专利]一种熔喷聚苯硫醚无纺布/芳纶纳米纤维复合隔膜的制备

说明书

本发明涉及复合功能膜的制备技术，特别是一种锂离子电池用的熔喷聚苯硫醚无纺布/芳纶纳米纤维复合隔膜的制备，属于新能源材料技术领域。本发明针对现有的锂离子电池用聚烯烃复合隔膜普遍存在的吸液能力差和耐温性不足的问题，将对位芳纶纳米纤维配制成悬浮分散液，涂覆到熔喷聚苯硫醚无纺布的上表面，制备熔喷聚苯硫醚无纺布/对位芳纶纳米纤维复合隔膜。与现有的聚烯烃/芳纶纳米纤维复合隔膜相比，熔喷聚苯硫醚无纺布/对位芳纶纳米纤维复合隔膜的电解液浸润性、热稳定性、力学及化学性能显著提高。本发明工艺步骤简单、易操作、成本低，具有良好的工业运用前景。

技术领域

本发明涉及复合功能膜的制备技术，特别是一种锂离子电池用的喷聚苯硫醚无纺布/芳纶纳米纤维复合隔膜的制备，属于新能源材料技术领域。

背景技术

锂离子电池应用广泛，隔膜是锂离子电池的核心部分。目前使用较多的是基于聚烯烃材料的隔膜，聚烯烃类隔膜加工方便、成本低，但是聚烯烃类隔膜的电解液浸润性较差、热稳定性差，高温时会有明显的收缩熔融现象。因此，一般通过复合方法来提高聚烯烃类隔膜的性能。

芳纶纤维具有耐高温，强度高，高温不收缩熔融，电解液浸润性好等优点，可以与其他基膜复合制成复合隔膜，一定程度上改善了隔膜的电解液浸润性、耐高温性，从而提高了锂离子电池的安全性能。中国专利公开号CN104201309A，公开日2014年12月10日，发明名称为“聚烯烃多孔膜与芳纶纳米纤维复合膜及复合方法与运用”及中国专利公开号CN104201310A，公开日2014年12月10日，发明名称为“用于锂离子电池的聚烯烃/芳纶纳米纤维复合膜及其制备”；通过对聚烯烃膜进行功能化处理，得到聚烯烃/芳纶纳米纤维复合膜。该发明方法制备的复合隔膜可改善聚烯烃隔膜的电解液浸润性，但不能从根本上提高聚烯烃基膜的热性能，同时该发明采用剥离法制备芳纶纳米纤，工艺复杂，量产成本高，同时聚烯烃基膜需要进行表面处理，工艺流程复杂。中国专利(公开号CN104681762A，CN104362278A)以普通的聚烯烃多孔膜或无纺布为基膜，在其表面涂覆氧化物涂层、芳纶树脂涂层、PVDF-HFP共聚物或一些纳米粒子，制备复合隔膜，可有效提高隔膜力学性能和耐热性。但是，从本质上讲，无论涂覆何种材料，聚烯烃基膜的耐温性能无法提高。

中国专利公开号CN104037375A，公开日2014月9月10日，发明名称为“一种锂离子动力电池用隔膜及其制作方法”，该申请方案将纳米纤维素掺混到聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯中，加工成无纺布，以此为基层，将球磨后的粘接剂和陶瓷颗粒涂覆在无纺布的两面，烘干得到复合膜。该复合膜具有优异的耐热性能、耐刺穿性能和耐腐蚀性能。但是该方案中纳米纤维素在聚合物中的分散均一性较难控制，同时制备的复合隔膜存在陶瓷颗粒与基材之间的粘结强度以及掉粉的问题。

聚苯硫醚树脂具有优异的热稳定性、耐化学腐蚀性、阻燃性等物化性能，能在较高温度和恶劣的工作环境下长期使用。中国专利公开号CN102751460A，公开日2012年10月24日，发明名称为“耐高温复合隔膜及其制备方法”，该方案采用聚苯硫醚铸膜母液挤出流延成膜后，再与聚烯烃微孔膜干式复合，经萃取、清洗、干燥得到复合隔膜。虽然得到的复合膜可以耐250℃的高温，但是复合膜的孔径均匀性较差。中国专利公开号CN104795525A，公开日2015年7月22日,发明名称为“一种熔喷聚苯硫醚无纺布锂电池隔膜及其制备方法”该发明是利用熔喷技术制备的聚苯硫醚无纺布电池隔膜，虽然制备的隔膜有高阻燃性、高熔点、破膜温度高，但是隔膜的孔径较大且均匀性较差，导致组装的锂离子电池内部的电流密度不均匀。