[发明专利]一种纤维膜的制备方法及其产品

说明书

本申请涉及纤维膜领域，具体讲，涉及一种纤维膜的制备方法及其产品，其制备方法为：将无机粒子前驱体、有机聚合物与有机溶剂混合后制成纺丝液，采用静电纺丝工艺制备得到纤维膜中间体；然后将中间体纤维膜与碱反应，形成有机‑无机粒子复合纤维膜。本申请的制备方法选取无机粒子前驱体，形成均相纺丝溶液，使反应后形成的无机粒子纳米化，并使纳米无机粒子与聚合物紧密镶嵌结合，均匀复合分布于聚合物纤维基体中。本申请的制备方法增强了纤维膜机械强度，增加了纤维膜中的多孔结构，可改善锂电池动力学性能。

技术领域

本申请涉及纤维膜领域，具体讲，涉及一种纤维膜的制备方法及其产品。

背景技术

隔膜作为锂离子电池最重要的组成部分之一，起到阻止正负极接触防止短路的作用并能使锂离子自由通过从而使电池导电，因此隔膜的优劣直接影响锂离子电池的电性能及安全性。当前应用广泛的锂电池隔膜材料主要是微孔烯烃膜。目前，聚乙烯/聚丙烯微孔薄膜经干法或湿法拉伸得到微孔膜，干法工艺难控制孔径大小和分布，机械强度差，而湿法工艺过程复杂，成本高，会产生污染。另外，聚烯烃微孔膜的强度低，易被锂枝晶刺穿，热稳定性差，高温下产生热收缩等引起电池内部短路，另外，聚烯烃非极性材料与有机电解液浸相容性能差，这些缺点限制了其在高性能锂离子电池的应用。

由静电纺丝制备的纳米纤维具有孔隙率高，纤维直径小，比表面积大等特性已广泛应用于各材料领域。以静电纺丝制备的纳米纤维膜作为锂电池隔膜，其电解液吸收量大，润湿性好，且生产工艺简单，纤维直径及孔隙可调控，是一种理想的锂电池隔膜材料，但这种聚合物纤维膜仍存在热稳定性及机械强度低等问题。

有机-无机复合隔膜以克服这一缺陷，因无机纳米粒子具有刚性，因此添加无机纳米颗粒的聚合物复合隔膜通常比单独的高分子材料力学性能、耐热性等都有较大程度提高。目前人们利用无机纳米氧化物对纳米纤维隔膜进行改性，如无机涂层、混合纺丝等，但无机涂层方法增加了复杂的改性工艺，并且无机涂层与多孔膜层的附着力差，涂层颗粒脱落也会影响到隔膜的性能及使用稳定性，而有机-无机混合纺丝存在异相分散性差，悬浮纺丝液混合时间长、效率低，厚度不均、团聚堵孔等问题，严重导致机械性能的弱化。

鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本申请的首要发明目的在于提出一种纤维膜的制备方法。

本申请的第二发明目的在于提出采用本申请制备方法制备得到的产品。

为了完成本申请的目的，采用的技术方案为：

本申请涉及一种纤维膜的制备方法，至少包括以下步骤：

(1)将无机粒子前驱体、有机聚合物与有机溶剂混合后制成纺丝液，采用静电纺丝工艺制备得到纤维膜中间体；

(2)将所述中间体纤维膜与碱反应，形成有机-无机粒子复合纤维膜，即得所述纤维膜。

优选的，所述无机粒子前驱体为液态易溶有机酯化合物；优选的，所述无机粒子前驱体的结构式选自如式I或式II所示化合物中的至少一种，

其中，M选自Ti、Si、Zr，

R₁、R₂、R₃、R₄各自独立的分别选自C_1～6直链或支链烷基。

优选的，所述无机粒子前驱体选自钛酸酯、硅酸酯、锆酸酯或铝酸酯；优选的，所述钛酸酯选自钛酸四丁酯、钛酸异丙酯、钛酸四乙酯中的至少一种，所述硅酸酯选自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、硅酸异丙酯中的至少一种，所述锆酸酯选自锆酸四丁酯，四正丙基锆酸酯中的至少一种，所述铝酸酯选自三乙醇铝、异丙醇铝中的至少一种。